煤粉锅炉SCR脱硝改造后的运行分析与效果

张文博，梁 锦

(陕西长青能源化工有限公司， 陕西宝鸡 721405)

随着国家及地方对煤粉锅炉排放要求的不断提高，脱硝装置高效、长周期、稳定运行尤为关键。陕西长青能源化工有限公司3台180 t/h煤粉锅炉在2016年加装了选择性催化还原(SCR)脱硝装置，以降低氮氧化物(NOx)排放量。笔者主要针对加装SCR脱硝装置后煤粉锅炉在运行过程中遇到的问题，分析原因并提出解决方法。

1 工艺概况

陕西长青能源化工有限公司SCR工艺采用纯氨(NH3)作为还原剂，NH3可以将NOx还原成氮气(N2)，按反应方程式选择性地和NOx反应。锅炉烟气温度在305～450 ℃时催化剂才能有效反应，在n(NH3)∶n(NOx)为1的条件下，脱硝效率可以达到80%～90%。在反应过程中，NH3选择性地和NOx反应生成N2和水(H2O)，而不是被氧化。在催化剂作用下，一小部分二氧化硫(SO2)被氧化为三氧化硫(SO3)，在有水的条件下，SCR中未参与反应的NH3会与SO3生成硫酸氢铵和硫酸铵等副产品[1-2]。

2 加装SCR脱硝装置对锅炉的影响

2.1 空气预热器堵灰腐蚀

锅炉尾部烟道加装脱硝催化剂后，锅炉尾部烟道阻力增加，催化剂之间通道小，锅炉运行期间容易造成催化剂积灰，影响脱硝效率，导致氨逃逸体积分数增加。当催化剂使用到寿命末期，脱硝效率降低，为了维持NOx排放量不超标,需要增加NH3消耗，导致氨逃逸体积分数增大。

锅炉烟气氨逃逸体积分数增大后，含NH3烟气进入中温空气预热器和低温空气预热器，对空气预热器造成腐蚀，使空气预热器管路堵灰，影响空气预热器换热，导致锅炉效率降低[3-4]。

2013年7月浙江大学热能工程研究所对陕西长青能源化工有限公司动力装置SCR脱硝反应器进行数值模拟，结果见图1～图4。

2018年5月陕西长青能源化工有限公司委托西安热工研究院专门对A、B 2台锅炉脱硝系统进行性能考核试验，试验使用的样气标态体积为18 L、定容体积为0.25 L，试验结果见表1。由表1可以看出，各个测点断面烟气流场存在不均匀的情况。

进入SCR脱硝反应器的烟气流场不均匀造成局部喷氨量过大,引起氨逃逸体积分数偏高。在脱硝反应的同时，催化剂也将部分SO2氧化成SO3，逃逸的NH3与SO3反应生成硫酸氢铵和硫酸铵。硫酸氢铵具有黏性，造成催化剂中毒、空气预热器腐蚀，同时硫酸氢铵黏度大，易吸附烟尘造成空气预热器堵灰。空气预热器堵灰会使空气预热器换热效率下降，空气预热器前后压差增大，造成排烟热损失增大，一、二次风温度偏低，烟道阻力增大。因此，每次停炉后都需要清理空气预热器。

表1 锅炉脱硝系统性能考核试验结果

2.2 锅炉效率下降

加装SCR脱硝反应器使烟道烟气流程增长，换热面积增加，造成了空气预热器前排烟温度下降，热损失增加。SCR脱硝装置的增加使锅炉风烟系统阻力增大，包括烟道流程增长、反应器阻力和空气预热器阻力增大，最终造成了引风机出力增大，电耗增加。空气预热器堵塞腐蚀，造成了空气预热器换热效果差，排烟温度上升，一、二次风温偏低，热效率下降，排烟温度偏高影响布袋除尘器稳定运行。

3 锅炉运行控制措施

(1) 控制SCR脱硝反应器前后压差大于500 Pa，及时对系统进行吹灰，尤其是在锅炉高负荷工况下，应增加吹灰频次。

(2) 控制SCR脱硝反应器出口氨逃逸体积分数，防止喷氨量过大，控制副反应和氨腐蚀。由于NOx排放标准的愈加严格，造成了加氨量增大，目前氨逃逸体积分数为6×10-6,高于设计值(3×10-6)。

(3) 使用灰分、硫含量低的煤，并适当提高排烟温度，减少硫酸氢铵的生成量。当n(NH3)∶n(NOx)小于2，主要生成硫酸铵，在空气预热器运行温度范围内，硫酸铵为干燥固体小粉末，对空气预热器的影响较小。

(4) 投运风机暖风器，以提高一、二次风温度，保证磨煤机干燥出力和炉内稳定燃烧。

(5) 适当均等调整燃尽风二次风量，降低NOx的生成量。

(6) 及时更换催化剂，提高脱硝效率，降低氨逃逸体积分数，减少NH3浪费，控制副反应和NH3腐蚀。

4 结语

随着环保要求的提高，国内火电机组纷纷进行了SCR脱硝改造，运行中也都出现了共性问题，运行还不够成熟。脱硝装置运行异常，往往影响锅炉安全、经济运行，这就需要在实际生产中分析和总结不利影响，采取相应的运行防范措施，以保证锅炉环保、经济、安全、稳定运行。