600MW機(jī)組煙氣脫硝SCR系統(tǒng)全負(fù)荷投運(yùn)策略研究及應(yīng)用

摘要：目前火力發(fā)電廠均安裝有煙氣脫硝系統(tǒng)，煙氣脫硝中的催化劑活性反應(yīng)溫度區(qū)間一般為320—420℃，而實(shí)際運(yùn)行期間，機(jī)組負(fù)荷在50%BMCR工況及以下，脫硝入口實(shí)際煙氣溫度小于300℃，無(wú)法滿足脫硝運(yùn)行要求而被迫退出，導(dǎo)致機(jī)組在50%負(fù)荷及以下時(shí)NOx排放超標(biāo)。為滿足脫硝煙氣系統(tǒng)全負(fù)荷達(dá)標(biāo)排放，本文提出了幾種不同的提高脫硝入口煙氣溫度改造方案，通過(guò)對(duì)不同的方案優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，最終確定了脫硝高溫?zé)煔馀月犯脑旆桨?，達(dá)到了預(yù)期的效果，實(shí)現(xiàn)了脫硝系統(tǒng)全負(fù)荷投運(yùn)，值得同類型火電機(jī)組推廣及應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】：火力電發(fā)廠煙氣脫硝全負(fù)荷溫度研究

0引言

為應(yīng)對(duì)并滿足國(guó)家環(huán)保對(duì)火電廠NOx等大氣污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)，目前，國(guó)內(nèi)大部分火電廠基本都安裝了SCR煙氣脫硝裝置。而煙氣脫硝中的重要部件脫硝催化劑活性反應(yīng)溫度區(qū)間一般為320—420℃，機(jī)組負(fù)荷在50%以上時(shí)，脫硝入口煙溫基本可以滿足運(yùn)行要求，但機(jī)組在啟動(dòng)并網(wǎng)初期或50%負(fù)荷以下調(diào)峰期間，由于煙溫低而被迫退出脫硝設(shè)施運(yùn)行，造成NOx超標(biāo)排放。且當(dāng)SCR入口煙溫低于正常反應(yīng)溫度時(shí)，催化劑的反應(yīng)效率大大降低，進(jìn)而導(dǎo)致噴氨量增加，氨逃逸率升高，甚至造成催化劑中毒。逃逸的NH3與SO3、H2O反應(yīng)生成NH3HSO4和少量(NH4)2SO4，其中NH3HSO4具有較強(qiáng)的粘結(jié)性，附著在催化劑表面會(huì)堵塞催化劑通道或微孔，附著在空預(yù)器表面長(zhǎng)時(shí)間堆積容易造成空預(yù)器堵塞，催化劑及空預(yù)器堵塞可能會(huì)影響機(jī)組的帶負(fù)荷能力，嚴(yán)重時(shí)威脅機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

因此，為滿足脫硝機(jī)組NOx全負(fù)荷達(dá)標(biāo)排放，使脫硝SCR系統(tǒng)全負(fù)荷投入運(yùn)行，需要提高脫硝入口煙氣溫度在催化劑的活性范圍內(nèi)。本文提供了幾個(gè)提高脫硝入口煙溫的方案并進(jìn)行了比較，最終確定了最優(yōu)的提高脫硝入口煙溫的方案。

1.SCR入口煙溫優(yōu)化改造方案比較

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)對(duì)于提高SCR入口煙溫的設(shè)計(jì)提出了多種方案，部分已得到實(shí)施，綜合相關(guān)資料，對(duì)應(yīng)的煙溫優(yōu)化改造方案主要有省煤器給水旁路方案、省煤器煙氣旁路方案、高溫?zé)煔馀月贩桨负褪∶浩鞣旨?jí)改造方案等。

圖1顯示了省煤器給水旁路方案、省煤器煙氣旁路方案和高溫?zé)煔馀月贩桨傅脑O(shè)計(jì)原理。其中，給水旁路方案是在省煤器進(jìn)口集箱前直接將部分給水引至下降管，在低負(fù)荷時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)旁路給水流量，通過(guò)減少省煤器的主流水量和吸熱量達(dá)到提高SCR入口煙溫的目的。根據(jù)熱力計(jì)算，在50%負(fù)荷工況下，某300MW鍋爐給水旁路分配至90%時(shí)SCR入口煙溫僅提高18.1℃，北侖電廠#2爐600MW機(jī)組的熱力計(jì)算則顯示要使SCR入口煙溫提升至310℃以上需要分配50%以上的給水量，過(guò)高的旁路份額將導(dǎo)致省煤器超溫，嚴(yán)重時(shí)省煤器出口會(huì)發(fā)生汽化現(xiàn)象。使得該方案不具備實(shí)際的煙溫調(diào)節(jié)能力，從而不能實(shí)現(xiàn)脫硝SCR系統(tǒng)全負(fù)荷投入運(yùn)行的要求。

省煤器煙氣旁路可分為內(nèi)部旁路和外部旁路方案，內(nèi)部旁路是在省煤器所在煙道區(qū)域減少相應(yīng)的省煤器面積，設(shè)置內(nèi)部旁路煙道。外部旁路方案則是在省煤器入口與省煤器出口煙道區(qū)域外部設(shè)置旁路煙道。內(nèi)部旁路方案由于省煤器面積減少，和給水旁路方案同樣遇到調(diào)節(jié)范圍受限的問(wèn)題，不能實(shí)現(xiàn)脫硝全負(fù)荷投運(yùn)的要求，且高負(fù)荷時(shí)不可避免地導(dǎo)致排煙溫度抬升影響鍋爐效率。而外部旁路方案則由于省煤器入口空間狹小，而旁路煙氣量較大，增加了工程實(shí)施難度。

高溫?zé)煔馀月贩桨冈谒降瓦^(guò)入口到省煤器后煙道的外部設(shè)置旁路煙道，通過(guò)調(diào)節(jié)旁路煙氣擋板的開(kāi)度來(lái)控制水平低過(guò)入口經(jīng)外部旁路煙道進(jìn)入省煤器出口的部分煙氣與省煤器出口煙氣的混合比例，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)脫硝SCR反應(yīng)器入口煙溫調(diào)節(jié)。由于低過(guò)前的煙溫較高，使得該方案較省煤器煙氣旁路方案減少了旁路煙氣份額，且相應(yīng)的煙溫調(diào)節(jié)范圍更大，水平低過(guò)入口側(cè)也有足夠的空間設(shè)置旁路接口。綜合來(lái)看，該方案具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單，施工難度小、工程造價(jià)低及便于運(yùn)行調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。

省煤器分級(jí)改造方案是將省煤器的部分受熱面移至脫硝反應(yīng)器后，將脫硝裝置的煙氣抽取點(diǎn)由原來(lái)的省煤器出口改為省煤器管組間抽取。由上海鍋爐廠設(shè)計(jì)的方案對(duì)北侖#2機(jī)組實(shí)施了改造，如圖2所示。該方案有效避免了旁路煙氣內(nèi)漏的問(wèn)題，但系統(tǒng)較煙氣旁路更為復(fù)雜，增加了設(shè)備維護(hù)難度，提高了施工難度和工程造價(jià)，對(duì)鍋爐效率有一定的影響，而且改造對(duì)SCR區(qū)煙道所需空間有一定要求，在推廣上存在一定局限性。

綜上所述，采用“高溫?zé)煔馀月贰狈桨赋浞挚紤]了火電機(jī)組現(xiàn)有設(shè)備運(yùn)行情況（已加裝低溫省煤器），通過(guò)引入低過(guò)入口側(cè)高溫?zé)煔庥行岣逽CR入口煙溫，提高脫硝裝置投入效率，降低氨逃逸率，減輕催化劑及空預(yù)器堵塞現(xiàn)象，同時(shí)利用低低溫省煤器有效減輕煙溫抬升后對(duì)排煙溫度和機(jī)組煤耗的不利影響。后期主要需關(guān)注煙氣旁路對(duì)鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)偏差、響應(yīng)延遲以及排煙溫度提升的影響，同時(shí)注意高負(fù)荷時(shí)旁路煙氣擋板門內(nèi)漏的預(yù)防和監(jiān)視。下邊就大唐三門峽發(fā)電有限責(zé)任公司#3機(jī)組脫硝“高溫?zé)煔馀月贰备脑煸O(shè)計(jì)、施工、達(dá)到的效果及注意事項(xiàng)作以詳細(xì)的介紹。

2.脫硝高溫?zé)煔馀月犯脑旆桨阜治?/STRONG>