锅炉省煤器分级改造技术研究

龚明烨

（湛江中粤能源有限公司，广东 湛江524000）

1 SCR 脱硝装置运行现状及烟气温度对脱硝效率的影响

1.1 SCR 脱硝装置运行现状

在进行锅炉省煤器分级改造之前，当锅炉处于低负荷运行工况时，锅炉SCR 脱硝装置入口处的烟气温度低于300℃，无法满足SCR 脱硝装置持续稳定运行的温度要求，在这种情况下就容易造成SCR 脱硝装置退出运行，燃煤机组排放烟气中的氮氧化物浓度也会超标。

1.2 烟气温度对脱硝效率的影响

在燃煤机组中对SCR 脱硝装置产生影响的因素有几种，主要包括烟气温度、氧气的浓度、氨逃逸量等，其中影响脱硝装置效率的重要因素是烟气温度。当烟气温度较低时，催化剂的活性降低，从而导致氮氧化物的脱除效率的降低，并且喷入的NH3会与烟气中的SOx发生相应的反应生成（NH3）2SO4，在催化剂的表面上附着。根据氨的逃逸率以及生成（NH3）2SO4的浓度的不同，当温度条件处于150～230℃或者以下范围时，在空气预热器的低温区域中可能会发生结露现象，硫酸氢铵具有极强的腐蚀性，并且随着温度的降低结露的现象也会越来越严重。同时，具有碱性特点的烟灰会迅速粘附在其上面，在吸收酸露或会形成相应的水泥附着物，并且很难进行清除。当烟气温度处于较高状态时，NH3会和氧气发生相应的反应，这就会导致烟气中的NO3增加，所以在进行锅炉设计和运行的过程中，需要注重的是选择和控制好烟气温度。

2 锅炉省煤器分级改造技术

2.1 省煤器分级改造指导思想

在进行锅炉省煤器分级改造的过程中，按照锅炉的相关设计值，设计进口烟温的时候，不但要考虑SCR 脱硝装置在低负荷状态下的进口烟温满足相应的喷氨要求，而且也要考虑在满负荷状态下，SCR 脱硝装置进口烟温要低于400℃。同时，在进行省煤器改造的过程中，过热蒸汽、再热蒸汽参数不会受到相应的影响，锅炉的各项参数也基本不变，并且锅炉运行控制的方式也保持不变。考虑到节省布置空间、减少荷载量等因素，需要新增加相应的省煤器。

2.2 省煤器分级

将锅炉原有的省煤器的低温部分受热面进行拆除，而剩余的受热面就称为二级省煤器，可减少SCR 脱硝反应器前二级省煤器的吸热量，从而能够有效提高SCR 脱硝装置的入口烟温。同时，在SCR 脱硝装置的出口烟道内，新增加一些省煤器的受热面，这些受热面被称为一级省煤器。省煤器分级改造技术不但能够有效保持整个省煤器的吸热量基本不变，而且能够有效提高二级省煤器的出口烟温，这样就能够在机组低负荷烟气温度过低的情况下，解决SCR 脱硝装置无法正常运行的问题。省煤器进行分级改造前后情况如图1-2 所示。

图1 常规省煤器

图2 省煤器分级

2.3 省煤器分级改造技术中的关键技术问题

2.3.1 确定SCR 对机组负荷适用范围

根据燃煤机组需要参与电网深度调峰相关要求，在进行改造的过程中，要保证SCR 脱硝装置能够适应40%～100%的额定负荷，所以做好省煤器分级改造基础数据的统计是十分重要的。要对SCR 脱硝装置催化剂的设计工作温度范围进行统计，以及催化剂允许使用的温度范围；当机组在40%～100%的额定负荷时，对SCR 脱硝装置的入口烟气温度范围进行设计，SCR脱硝装置入口烟气温度的实际范围；燃烧机组年度催化剂偏离使用的上下限温度范围，以及SCR 退出运行时间等，这些数据都是进行省煤器改造成功的基础。

2.3.2 确定省煤器分级SCR 装置入口烟气温度

在对省煤器进行分级改造的时，对烟气温度提升的范围进行合理的确定是主要考虑的问题，所以需要对原来省煤器拆除受热面面积进行准确的计算，以及SCR 脱硝装置入口烟气温度，t=f（S二级），其中S二级是二级省煤器的面积。如果二级省煤器的出口烟气满足不了催化剂所需要的安全运行温度要求，出现过高或者过低的温度，都会对SCR 脱硝装置的正常运行造成一定的影响，特别是在夏季的时间里，燃煤机组处于较高的负荷运行时，二级省煤器的出口温度会超过催化剂的允许温度。

2.3.3 控制好省煤器的出口给水欠焓

在对省煤器进行分级后，为了有效控制一级省煤器的出口烟气温度，与原来省煤器面积相比，需要在一定程度上增加一级省煤器和二级省煤器的面积，这时给水温度就会升高，导致降低了二级省煤器的出口给水焓，通过对原省煤器割掉面积和一级省煤器增加面积进行热力计算进行控制。省煤器的出口给水欠焓，Δt=f（S一级、S二级），其中S一级是一级省煤器的面积，S二级是二级省煤器的面积。

2.3.4 锅炉效率的控制

SCR 脱硝装置最低运行负荷一般不高于40%额定负荷，在进行省煤器分级后，排烟温度保持与改造前一样，锅炉效率也及基本不变，主、再热蒸汽温度也保持不变，过、再热器减温水量与改造前相比较也基本不变。所以在对省煤器进行改造后，锅炉的主要性能指标与改造前相比较基本相同。省煤器分级控制锅炉效率为η=f（S一级、S二级）。

3 锅炉省煤器分级改造后效果

经过对省煤器进行分级改造后，锅炉主蒸汽流量达到一定程度时，SCR 脱硝装置的进口烟温能够达到相应的温度；当省煤器后二侧烟温和省煤器出口水温达到一定数值时，省煤器进口烟温和出口水温与改造前进行比较，基本不变。省煤器出口水温以及排烟温度也基本没有出现什么变化，在进行改造后，锅炉的总体性能包括汽温、减温水量等基本都保持原状。在对省煤器进行改造后，锅炉的低负荷烟温提升20℃以上，SCR 脱硝装置入口处的烟温均在300～400℃之间，在SCR 脱硝装置所要求的工作烟温范围内，可以保证在低负荷状态下，脱硝装置能够进行正常的运行。

综上所述，采用省煤器分级改造技术进行相应的改造，能够有效提高SCR 入口的排烟温度，并有效改善SCR 的运行效率。锅炉省煤器分级改造技术在应用时较为简单，对锅炉效率具有较小的影响，在运行中也不需要进行相应的调整，可以有效指导机组进行深度调峰，满足锅炉烟气达到相应的排放标准。锅炉SCR 脱硝装置能够进行稳定的运行，既可以延长催化剂的使用寿命，也能够实现燃煤机组在深度调峰时产生的NOx达到排放的标准。