300MW燃煤機組SCR脫硝系統(tǒng)對鍋爐運行的影響

張衡

大唐信陽華豫發(fā)電有限責任公司

300MW燃煤機組SCR脫硝系統(tǒng)對鍋爐運行的影響

張衡

大唐信陽華豫發(fā)電有限責任公司

當前環(huán)境污染問題已制約我國經(jīng)濟發(fā)展，并且影響到普通百姓的生活。根據(jù)我國環(huán)境保護的要求，國內(nèi)各大火電機組紛紛進行脫硝改造。本文針對大唐信陽華豫電廠300MW臨界燃煤機組經(jīng)脫硝改造后，對鍋爐運行產(chǎn)生諸多影響如空預(yù)器堵塞、熱解爐堵塞、鍋爐效率等方面進行討論和分析，為保證鍋爐安全運行提出了相應(yīng)的防范措施。

NOx；脫硝；尿素；硫酸氫銨

1 機組概況

大唐信陽華豫電廠（以下簡稱華豫電廠）為2×300MW亞臨界燃煤發(fā)電機組，鍋爐為上海鍋爐廠制造的亞臨界一次中間再熱自然循環(huán)煤粉爐，鍋爐型號為SG1025∕17.4-M847。后期安裝的SCR脫硝裝置采用選擇性催化還原法（SCR）的煙氣脫硝工藝，尿素在熱解爐中熱解成還原劑-氨氣，與熱一次風混成氨空混合氣體噴入煙道內(nèi)與煙氣充分混合，送入催化反應(yīng)器，在適當?shù)姆磻?yīng)溫度下氨氣與NOX發(fā)生催化還原反應(yīng)，將煙氣中的NOX還原為無害的H2O和N2。脫硝裝置設(shè)計入口NOx含量為≤550mg∕Nm3，NOx排放濃度低于50mg∕Nm3，實現(xiàn)國家超低排放標準。隨著SCR脫硝裝置的投運，我廠兩臺300MW鍋爐的運行產(chǎn)生了一些新的問題。

2 SCR脫硝裝置的安裝對鍋爐安全和經(jīng)濟運行影響分析

2.1 熱解爐堵塞

華豫電廠兩臺爐脫硝裝置投運后，多次出現(xiàn)熱解爐噴槍堵塞、熱解爐堵塞現(xiàn)象。甚至在2016年1月11日#1爐發(fā)生一次熱解爐堵塞嚴重無法運行而緊急停爐事件，打開熱解爐發(fā)現(xiàn)大量白色結(jié)垢產(chǎn)物將熱解室下部錐管段堵塞，初步分析熱解室內(nèi)沉積物的檢測結(jié)果,可以推斷熱解室下部錐管段堵塞物是由尿素未完全分解產(chǎn)生中間聚合物。

造成尿素不完全分解的主要原因有以下幾種原因：

(一)噴嘴霧化效果差。噴嘴霧化效果不好造成尿素噴到熱解爐內(nèi)液滴過大,在設(shè)計停留時間內(nèi)尿素不能完全在熱解爐中分解,從而生成中間聚合物沉積。

(二)熱解室內(nèi)溫度過低,尿素分解不徹底，就會產(chǎn)生縮二脲、三聚氰酸、三聚氰胺等中間聚合物。

通過運行中摸索經(jīng)驗，一系列的措施的實施，熱解爐堵塞現(xiàn)象逐步得到了控制控制。

主要措施有：

(一)提高熱解爐溫度。a通過多次處理熱解爐堵塞發(fā)現(xiàn)，在出堵塞苗頭情況時，大幅提高熱解爐出口溫度，保持接近設(shè)計值上限運行；同時降低機組負荷（如情況允許最好降低至最低不投油穩(wěn)燃負荷），盡可能的減少噴氨量。熱解爐堵塞情況即可有效控制，維持運行一段時間熱解爐差壓逐漸降低，堵塞情況逐漸消除，機組即可恢復(fù)正常接帶負荷，無需停爐。b配合技改，在電加熱的基礎(chǔ)上增加一級煙氣加熱，使在正常運行中即可獲得較高的熱解溫度，且大大降低電加熱帶來的能耗。

(二)保證各噴槍足夠霧化空氣壓力，同時注意在潮濕天氣是對壓縮空氣儲氣罐的排污，排除壓縮空氣壓力低及品質(zhì)不良對噴槍霧化效果影響。

(三)檢查噴槍尿素電加熱伴熱帶正常，排除因環(huán)境溫度低影響尿素溶液對流速的影響。同時定期檢查熱解爐保溫情況，不排除保溫效果差，造成熱解爐局部結(jié)晶現(xiàn)象

(四)消除堵塞的關(guān)鍵是要發(fā)現(xiàn)及時，發(fā)現(xiàn)風量低于正常值，要果斷立即減小尿素量，降低機組出力，切不可為了搶帶負荷任由參數(shù)惡化而延誤時機。

2.2 空預(yù)器堵塞

在脫除氮氧化物的同時，催化劑也會將煙氣中部分的SO2氧化成SO3，與逃逸的氨形成ABS(即ammonium bisulfate,中文名稱硫酸氫氨，分子式NH4HSO4)。ABS具有粘性，在催化劑和空預(yù)器上沉積，會造成催化劑中毒和空預(yù)器的腐蝕；同時因為ABS粘度較大，使空氣預(yù)熱器換熱元件的堵塞和腐蝕加劇、空預(yù)器換熱效果差、差壓升高，嚴重時不得不停爐處理。

鍋爐運行中，控制空預(yù)器堵塞主要有以下措施：

(一)控制脫硝反應(yīng)器出口氨逃逸率，氨逃逸率是檢測過度噴氨的最直接數(shù)據(jù)，一般氨逃逸率不允許超過3ppm。

(二)注重省煤器輸灰系統(tǒng)綜合治理，防止大量的灰塵進入空預(yù)器與硫酸氫銨粘合造成空預(yù)器積灰堵塞。

(三)控制排煙溫度。硫酸氫銨的露點常壓下為147℃左右，其以液體形式在物體表面聚集或者以液滴形式分散于煙氣中。適當提高排煙溫度能有效抑制ABS的生成。冬天時應(yīng)及時投運暖風器來提高排煙溫度，降低空預(yù)器低溫區(qū)露點溫度以下腐蝕情況的可能。

(四)降低入爐煤硫份，控制入爐煤硫份盡量在鍋爐設(shè)計值以下，降低煙氣酸露點溫度，減少NH4HSO4生成。當SO3∕NH3摩爾比小于2時，主要形成硫酸銨，在空預(yù)器的運行溫度范圍硫酸銨為干燥固體粉末，對空預(yù)器影響很小。

(五)空預(yù)器出現(xiàn)堵塞情況時進行ABS熱解。通過減少鍋爐兩側(cè)送風量，同時增加該側(cè)的煙氣流量，來增加該側(cè)空預(yù)器的排煙溫度，達到ABS熱解的目的。長期運行經(jīng)驗表明，鍋爐各參數(shù)不超限的情況下在較高負荷下（比如200-250MW）ABS熱解，效果顯著提高。

(六)更換空預(yù)器蓄熱元件為陶瓷結(jié)構(gòu)，增加空預(yù)器吹灰次數(shù)，對防止空預(yù)器堵塞有著不錯的效果。

2.3 鍋爐效率降低

(一)為了降低煙氣中NOx的生成，鍋爐燃燒形式更改為分段燃燒，通過對我廠#1∕#2爐飛灰含碳量的長期化驗分析，檢測飛灰含碳量較燃燒器改造之前增加約0.5%；同時由于燃燒燃燒中心上移，使分割屏區(qū)域溫度增加，為了控制分割屏、后屏超溫，減溫水量增大，降低了經(jīng)濟性。

(二)SCR脫硝裝置的布置增加了鍋爐尾部煙道的散熱面積，增大了鍋爐的散熱損失，煙氣經(jīng)過脫硝反應(yīng)器后到達空預(yù)器之前煙溫降低了5℃左右。

(三)硫酸氫銨引起空預(yù)器換熱元件堵塞，導(dǎo)致空預(yù)器換熱效率下降。另外間斷性的硫酸氫銨熱解，更是大幅度的造成排煙溫度的提高，造成鍋爐效率的進一步下降。

(四)SCR裝置的增加使鍋爐風煙系統(tǒng)阻力增加（包括增加的煙道阻力、SCR反應(yīng)器的阻力，以及硫酸氫氨沉積空預(yù)器增加的阻力）。增加了脫硝裝置后，華豫電廠#1∕#2機單機電耗增加了0.45%左右。

3 結(jié)束語

目前，各個電廠對脫硝系統(tǒng)運行的經(jīng)驗還有待成熟和豐富，脫硝系統(tǒng)的異常也常常迫使機組降負荷運行，甚至停爐處理，對鍋爐的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟的運行都產(chǎn)生了很多不利的影響。需要我們在實際生產(chǎn)中分析和總結(jié)這些不利影響，采取相應(yīng)的運行防范措施，直至找到解決這些問題的有效途徑。

[1]大唐信陽發(fā)電有限責任公司2×300MW機組脫硝運行規(guī)程

張衡，工程師，技師，發(fā)電廠集控運行值長。