300MW机组锅炉烟气脱硝改造对锅炉安全经济运行的影响分析

沈国平　陈海燕

摘 要：通过浙能长兴发电公司#3机组锅炉烟气脱硝改造168试运行以来锅炉运行的情况，分析和探讨了采用烟气脱硝装置后对锅炉安全经济运行方面带来的影响，为同类型锅炉进行烟气脱硝改造后保证锅炉安全经济运行提供技术及运行管理参考，采取相应防范措施。

关键词：300MW；锅炉；烟气脱硝；影响；防范

引言

长兴发电公司#3机组锅炉烟气脱硝采用SCR方法，布置方式是高含尘烟气段布置，所使用的还原剂采用液氨蒸发所得的氨气。从锅炉省煤器后烟道过来的烟气，在SCR反应器入口前烟道中流经喷氨格栅时，与稀释后从喷氨格栅喷入的氨气充分混合后，进入SCR反应器在催化层中进行脱硝反应，再流入空气预热器进口烟道。为防止烟气中的灰尘堵塞催化剂表面，从而导致脱硝效率下降，确保催化剂表面洁净，在每个SCR反应器的每层催化剂上方均布置3台声波吹灰器。锅炉一旦启动，声波吹灰器必须投入运行，并定时循环吹灰。

SCR脱硝装置脱硝效率可达90%以上，极大降低烟气NOx排放量，能满足严格的国家环保排放标准。但SCR脱硝装置对锅炉安全经济运行将产生较大的影响。

1 SCR法脱硝对锅炉运行的影响

1.1 对锅炉效率的影响

1.1.1 热量损失。锅炉SCR脱硝改造后，使得锅炉尾部烟道加长，锅炉的热量损失主要是烟气通过脱硝系统后烟温会降低，通过空预器换热影响锅炉一、二次风温，对锅炉效率将会产生一定的影响。

1.1.2 空预器换热元件堵塞，使排烟温度升高。氨气作为还原剂，参与还原反应时不可能100%利用，势必存在一定的逃逸率，而氨气和三氧化硫反应生成的硫酸氢氨在温度180～200℃的环境中呈黏状物，因此在空预器高温段和低温段处烟气中的灰尘在该处容易和硫酸氢氨一块极易粘附于空预器换热面上，使空预器换热元件脏污换热效果降低，排烟温度升高，锅炉效率降低。

1.1.3 空预器漏风率增大。烟气通过SCR脱硝系统以后的压降将增加500Pa左右，为了使炉膛内部压力平衡，引风机的出力将有所增加，从而导致空预器内部烟气压力降低，使空预器风/烟压差增大，导致空预器漏风率增加，锅炉效率降低。

1.2 对烟道阻力的影响

SCR脱硝装置使烟气阻力增加，蜂窝式催化剂随着运行时间的增长，催化剂积灰堵塞程度也越严重，将导致引风机的电耗增加。

1.3 对空预器的影响

相比较来说，SCR脱硝装置对空预器的影响更为突出。主要原因是硫酸氢氨的腐蚀性和黏结性。硫酸氢氨于灰尘一起粘附在空预器的换热元件上，不仅降低换热效果，还将会在空预器的低温段产生低温腐蚀。SCR脱硝装置氨逃逸率一般设计为≯3ppm，逃逸率超过设计值时将会造成大量的硫酸氢氨生成，致使空预器严重堵塞，这将造成引风机电流增加，一次风机母管压力波动大等情况。2012年12月浙能乐清发电公司#1锅炉由于SCR脱硝改造后，氨气逃逸率偏大，致使空预器出现严重堵塞情况，造成一台一次风机跳闸引发锅炉MFT。今年1月份，由于SCR装置逃逸率表计不能正常投入，氨气流量表失准，氨气逃逸量大，我公司#3机组锅炉空预器严重堵塞，单侧引风机电流增加50A左右，机组出力受限。被迫进行锅炉风烟系统半边轮流隔离，对空预器在线进行高压水冲洗，冲洗效果明显（见表一）。

2 建议采取的相应防范措施

2.1 减少SCR脱硝催化剂积灰情况

为防止烟气中的灰尘堵塞催化剂表面，从而导致脱硝率下降，确保催化剂表面洁净，长兴发电公司#3炉每个SCR反应器中每层催化剂上方布置声波吹灰器，锅炉一旦启动，声波吹灰器即投入运行，并定时循环吹扫。烟气中灰尘的含量与煤种的灰份、燃烧调整有很大关系，但影响脱硝催化剂积灰的因素主要在于脱硝装置所安装的吹灰器有关。由于SCR装置布置在省煤器后，当省煤器尾部自落式疏灰系统及仓泵不能正常工作，将会使大量的灰尘带入脱硝上层催化剂，即便加强脱硝系统吹灰仍不能避免蜂窝状催化剂的堵塞。

2.2 空预器传热元件及吹灰、冲洗改造

长兴发电公司#3炉空预器正常运行时采用蒸汽定期吹灰，吹灰蒸汽是锅炉屏过出口高压蒸汽经过减压过來，一般压力设定2MPA左右，脱硝改造前吹灰效果比较好，脱硝改造后，由于硫酸氢氨的腐蚀性和黏结性所致，空预器脏污且吹灰效果差，使传热效果降低，空预器进、出口差压增大，建议提高空预器吹灰压力。今年1月份对#3炉空预器在线进行高压水冲洗时，通过和空预器厂家沟通后采用近30MPA的高压水进行冲洗，效果明显，因此提高空预器正常吹灰蒸汽压力是可行的。当发现空预器进、出口差压增大严重，应在负荷低谷时段进行半边隔离水冲洗。有资料表明，空预器低温段传热元件采用搪瓷表面传热元件，利用搪瓷层稳定性好，耐磨损，使用寿命长的特点，同时搪瓷表面可以隔离腐蚀物与金属接触，其表面光洁，易于清洗；效果比较好，因此可以利用机组大小修期间对空预器传热元件低温段进行更换。

2.3 控制氨逃逸率

减少氨逃逸率，控制硫酸氢氨的生成量，是减少脱硝装置运行时对空预器的影响最为重要。生成硫酸氢氨的反应速率主要与温度、烟气中氨气、SO3及水含量有关。①严格控制氨的喷入量，防止氨气过量而造成氨逃逸，调整喷氨系统控制策略，采用快收慢喷的方式，不断完善改进运算模块，以适应各负荷阶段及变化需要。②保持催化剂的活性。SCR脱硝催化剂的寿命一般在5～6年，因此SCR脱硝装置运行一段时间后，催化剂活性会逐渐衰减，脱硝效率将会降低，氨逃逸率将会增加。当脱硝效率达不到设计值或不能满足国家环保排放要求时，为确保锅炉的安全运行，就必须对催化剂进行清洗或安装备用层催化剂。③在保障锅炉效率的情况下，通过开大低氮燃烧器燃烬风风门开度控制SCR脱硝装置入口NOx在320mg/Nm3左右，烟囱出口NOx浓度控制在100mg/Nm3。脱硝效率尽量控制在65%-70%，符合国家环保要求。④通过对SCR脱硝装置后烟气分析试验确定脱硝入口不同NOx指标所对应的喷氨调整门开度。⑤加强脱硝装置CEMS的维护工作，确保脱硝进、出口NOx数据的准确性，为运行人员提供可靠的调整依据。⑥对每日的耗氨量进行比对，避免有过量喷氨情况。

3 结束语

采用SCR脱硝装置，对锅炉尾部受热面尤其空预器的沾污、堵塞和腐蚀是不可避免的，但可通过各种措施限制氨逃逸量及催化剂的SO2/SO3氧化率加以控制；加强对空预器差压的监视和及时冲洗以减少对锅炉热效率的影响，对于运行锅炉的改造，根据现有设备空间和场地条件优化SCR设计，比较同类型锅炉，不断改善和优化运行方式，极大程度上减少对锅炉安全、经济的影响。

参考文献

[1]《浙江浙能长兴发电有限公司#3机组烟气脱硝工程整套启动调试方案》杭州意能

[2]赵华.浙能长兴发电有限公司SCR运行规程.

[3]姚强.NOx的产生机理及排放控制技术.清华大学.

作者简介：沈国平（1973，12-），男，汉族，浙江湖州人，大学本科，工程师，主要从事火电机组集控运行的研究工作。

陈海燕（1977，8-），女，汉族，浙江湖州人，大学本科，助理工程师，主要从事火电机组集控运行的研究工作。