火电厂脱硝改造及对锅炉系统影响研究

任 兵

（国电科学技术研究院有限公司太原分公司 山西太原 030006）

1 火电厂烟气脱硝技术工艺概况

在我国，煤炭约占能源结构的3/4，火电厂则是以煤炭作为主要燃料进行电能生产的场所，煤炭在燃烧的过程中会产生烟尘，这是造成大气污染的根源之一。烟气脱硝是解决火电厂生产中NOx排放的重要技术措施。目前国内火电厂中使用较为普遍的烟气脱硝工艺包括干法脱硝和湿法脱硝，前者又分为SNCR和SCR两种方法，后者主要是臭氧氧化吸收法。烟气脱硝的基本技术原理如下：当燃料在锅炉当中基本燃烧完毕后，借助还原剂，将气体中的NOx还原成氮气。在烟气脱硝的过程中，还原剂是关键因素，比较常用的有尿素、氨水等。按照催化剂设备架设的高度，可将烟气脱硝工艺细分为高位烟尘段和低位烟尘两种，前者具有如下技术特点：烟气温度较高，对催化剂具有加速和提效的作用，前期投入的资金较少，运维费用合理，是国内火电厂的首选方式。后者最为突出的技术特点在于能够显著减少烟气中的飞尘含量，但它的构建过程复杂性较高，并且需要投入大量的资金，运维费用大，所以仅有部分资金和实力雄厚的大型火电厂应用该工艺进行烟气脱硝。

2 火电厂烟气脱硝改造对锅炉系统的影响分析

部分火电厂为提高烟气脱硝的处理能力和处理效果，采取对烟气脱硝装置进行改造的方法，经过改造后的烟气脱硝会对锅炉系统的运行产生一定的影响，具体体现在如下几个方面：

2.1 对锅炉燃烧的影响

在火电厂的锅炉燃烧系统中，燃烧器是不可或缺的重要组成部分之一，下面重点分析脱硝改造后对燃烧器运行产生的影响程度。采用低氮燃烧器和烟气脱硝工艺相结合的改造方案，可对燃烧烟气中NOx的含量起到有效地控制作用，从而使其含量进一步减少，由此可达到脱除烟气中NOx的目的。经过改造后，NOx的排放量可控制在60mg/m3以内。低氮燃烧的控制原理如下：通过对NOx产生的抑制，并利用二次燃烧的方式，可使燃烧过程中，NOx的产生量下降40%左右。以国内某火电厂为例，该厂有两台锅炉系统，原本采用的是直流燃烧器，为提高锅炉的燃烧效率，火电厂经过研究后决定对燃烧器进行改造，采用低NOx燃烧技术，提到原有的直流燃烧器，具体的改造方案如下：在主燃烧器的上部，分别增设高位和低位分离燃尽风，并增设还原性气氛，以此来对NOx的生成进行抑制。对燃烧器进行改造的过程，以不降低锅炉系统的运行效率为原则，对风箱进行改造，通过新增燃尽风，使煤粉管道保持原有的性能，由此基本不会对锅炉燃烧系统的运行产生影响。

2.2 对引风机的影响

某火电厂锅炉机组原本采用的是静叶可调式轴流风机，脱硝改造前进行烟气系统阻力测试评估，通过评估得出加装脱硝装置后，现有引风机出力不能满足要求。所以脱硝改造过程中也对引风机进行了改造。该厂改造时将引风机的风量和风压裕量分别设定为15%和30%。烟气脱硝改造后，在BMCR的工况下，改造后阻力增大1.35kPa。经核算烟气脱硝改造后，引风机的总阻力增加至5.5kPa。由于该电厂在改造前考虑的不够全面，使得所选的引风机参数过大，在实际运行中，烟气系统的阻力远低于计算阻力，致使风机无法保持在高效的区域范围内运行，严重影响了风机的运行效率。另外该厂的负荷率不高，机组长期在中、低负荷下运行，引风机效率更低。通过对现场情况进行全面勘察后，决定对引风机进行再次改造，以此来提升其运行效率。

2.3 对空气预热器的影响

某火电厂在对锅炉系统进行建设时，为满足加装脱硝系统的需要，选用的是国产空气预热器。在脱硝系统长时间运行后，SCR催化剂的催化效果开始出现下降情况，脱硝过程中，氨气的喷入量逐步增大，氨气的逃逸率有所上升。在这一前提下，使得硫酸氢铵的产生量显著增多，并附着在空气预热器的传热部件上，当积灰的厚度加大至一定程度时，换热通道会被堵塞，预热器的运行阻力会随之升高，与此同时，传热效率也会大幅度降低。为防止上述现象的发生，并在原有的基础上，提升空气预热器的运行可靠性，决定对空预器进行改造。

结语

综上所述，火电厂在对烟气脱硝设备进行技术改造时，应当全面分析改造过程对锅炉系统产生的影响，并采取合理可行的改造方案，将对锅炉系统运行安全性和稳定性的影响降至最低程度，只有这样，才能使火电厂的生产能效得到保障。