甘露　王濟(jì)平

摘 要：電站鍋爐寬負(fù)荷脫硝改造勢(shì)在必行，介紹了現(xiàn)有的寬負(fù)荷脫硝技術(shù)，論述了各自的原理及優(yōu)缺點(diǎn)，給出了寬負(fù)荷脫硝改造的技術(shù)方案選取建議。

關(guān)鍵詞：電站鍋爐；超低排放；寬負(fù)荷脫硝；省煤器分級(jí)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.054

1 引言

以煤為主的能源結(jié)構(gòu)并且通過(guò)直接燃燒的方式加以利用是造成我國(guó)大氣污染的主要原因之一。因此，為了保障空氣質(zhì)量，必須采用先進(jìn)的污染物治理技術(shù)并執(zhí)行更為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)?！睹弘姽?jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020年）》中明確要求，燃煤機(jī)組必須確保滿足最低技術(shù)出力以上全負(fù)荷、全時(shí)段穩(wěn)定達(dá)到排放要求，其中，氮氧化物（以NO2計(jì)）排放濃度不高于50mg/Nm3。在關(guān)于實(shí)行燃煤電廠超低排放電價(jià)支持政策有關(guān)問(wèn)題的通知（發(fā)改價(jià)格[2015]2835號(hào)）中明確規(guī)定，對(duì)驗(yàn)收合格并符合超低排放要求的燃煤發(fā)電企業(yè)給予適當(dāng)?shù)纳暇W(wǎng)電價(jià)支持，加價(jià)電量與實(shí)現(xiàn)超低排放的時(shí)間比率掛鉤，其中，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放中有一項(xiàng)不符合超低排放標(biāo)準(zhǔn)的，即視為該時(shí)段不符合超低排放標(biāo)準(zhǔn)。綜上，國(guó)家是從排放標(biāo)準(zhǔn)及鼓勵(lì)政策兩方面來(lái)引導(dǎo)全負(fù)荷脫硝的實(shí)現(xiàn)[1-2]。

目前應(yīng)用較為廣泛的煙氣脫硝技術(shù)為選擇性催化還原法（SCR）。為滿足SCR催化劑的溫度窗口，設(shè)計(jì)時(shí)一般要求SCR入口煙氣溫度高于320℃。實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于鍋爐負(fù)荷受電網(wǎng)控制，無(wú)法長(zhǎng)期高負(fù)荷運(yùn)行，部分鍋爐運(yùn)行在50%負(fù)荷以下時(shí)，SCR入口煙溫低于320℃，使得SCR無(wú)法正常運(yùn)行，造成NOX排放濃度超低、催化劑失活、氨逃逸增加等。因此，有必要采用寬負(fù)荷脫硝技術(shù)來(lái)滿足NOX排放要求，實(shí)現(xiàn)最低技術(shù)出力以上全負(fù)荷、全時(shí)段穩(wěn)定達(dá)到排放要求。

2 寬負(fù)荷脫硝技術(shù)

寬負(fù)荷脫硝技術(shù)主要分為低溫催化劑和鍋爐側(cè)改造。低溫催化劑主要是通過(guò)拓寬脫硝催化劑溫度窗口，使其能夠在低負(fù)荷煙溫條件下保證脫硝效率。然而，燃煤電站鍋爐低溫SCR催化劑技術(shù)目前暫無(wú)工程應(yīng)用。鍋爐側(cè)改造主要是通過(guò)對(duì)鍋爐煙風(fēng)、汽水系統(tǒng)（含省煤器）進(jìn)行改造，以提高鍋爐低負(fù)荷時(shí)SCR入口煙溫，實(shí)現(xiàn)正常脫硝。其中，鍋爐側(cè)改造的主要技術(shù)有：省煤器旁路（煙氣或水旁路）、省煤器分隔、給水加熱、省煤器分級(jí)等，且均有工程應(yīng)用[4，5]。

2.1 省煤器旁路

省煤器旁路是在省煤器煙氣或給水側(cè)設(shè)置旁路，用于減少低負(fù)荷時(shí)省煤器的吸熱量，提高SCR入口煙溫。

2.1.1 省煤器煙氣旁路

低負(fù)荷時(shí)，將省煤器入口的部分高溫?zé)煔饨?jīng)旁路直接引入省煤器出口煙道，提高SCR入口煙溫。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單、投資成本低，但也存在明顯的缺點(diǎn)，即低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)會(huì)使省煤器吸熱量減少，造成空預(yù)器排煙溫度上升，減低鍋爐效率。此外，煙氣旁路技術(shù)對(duì)旁路煙道擋板門(mén)的性能要求較高，機(jī)組高負(fù)荷撤出旁路時(shí)，由于省煤器進(jìn)口煙溫能達(dá)到500℃以上，旁路調(diào)節(jié)擋板在高溫下極易變形，產(chǎn)生內(nèi)漏，同樣會(huì)使排煙溫度升高，影響鍋爐經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，在滿負(fù)荷時(shí)擋板若內(nèi)漏量大，可能會(huì)使省煤器出口煙溫達(dá)到400℃以上，從而使催化劑燒結(jié)開(kāi)始發(fā)生，而且燒結(jié)的過(guò)程是不可逆的，導(dǎo)致催化劑活性降低。因此煙氣旁路存在一定的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

2.1.2 省煤器給水旁路

低負(fù)荷時(shí)，將省煤器入口的部分給水經(jīng)旁路引入省煤器出口或鍋爐下降管，通過(guò)調(diào)節(jié)旁路水量控制省煤器換熱量，提高SCR入口煙溫。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單、投資成本低，但由于低負(fù)荷時(shí)省煤器出口煙溫很低，如仍需保證省煤器出口煙溫，則勢(shì)必增大旁路水流量，將會(huì)產(chǎn)生省煤器中介質(zhì)超溫，使省煤器出口水溫的欠焓達(dá)不到機(jī)組安全運(yùn)行要求。此外，本方案與煙氣旁路一樣將導(dǎo)致排煙溫度的上升，影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。目前國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)成功應(yīng)用案例，因此不建議采用此方案。

2.2 省煤器分隔

省煤器分隔技術(shù)是將原有省煤器煙道用隔板分隔為多個(gè)內(nèi)置獨(dú)立通道，并分別設(shè)置煙道擋板。低負(fù)荷時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)煙道擋板門(mén)，減少省煤器換熱量，提高SCR入口煙溫。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是投資成本低，能夠滿足溫升需求，但因擋板門(mén)為高溫高灰運(yùn)行，對(duì)其可靠性要求較高，此外，因煙道分隔，吹灰存在一定難度，且該技術(shù)同樣會(huì)造成鍋爐效率的降低。

2.3 給水加熱

給水加熱技術(shù)是通過(guò)抽取蒸汽或其他熱源加熱省煤器入口給水，降低省煤器傳熱溫差來(lái)減少換熱量，進(jìn)而提高省煤器出口煙溫。

2.3.1 爐水循環(huán)

爐水循環(huán)是設(shè)置爐水循環(huán)回路，抽取爐水加熱省煤器給水。低負(fù)荷時(shí)，將部分爐水引入省煤器入口，提高省煤器進(jìn)口水溫，減少省煤器換熱量，提高SCR入口煙溫。該技術(shù)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)靈活，但主要用于在汽包爐爐水泵裕量較大的情況，且同樣會(huì)造成鍋爐效率的降低。

2.3.2 零號(hào)高加

零號(hào)高加技術(shù)是在回?zé)嵯到y(tǒng)的1號(hào)高加前增設(shè)一零號(hào)高加。低負(fù)荷時(shí)，投入零號(hào)高加提升給水溫度，降低省煤器換熱量，進(jìn)而提高省煤器出口煙溫。零號(hào)高加會(huì)降低汽機(jī)熱耗，但系統(tǒng)較為復(fù)雜，且同樣存在鍋爐效率降低的問(wèn)題。

2.4 省煤器分級(jí)

省煤器分級(jí)是將省煤器尾端部分受熱面移至SCR反應(yīng)器出口，通過(guò)降低SCR前省煤器換熱量，提高SCR入口煙溫，保證SCR裝置寬負(fù)荷運(yùn)行。省煤器分級(jí)的優(yōu)點(diǎn)在于溫度調(diào)節(jié)范圍大，運(yùn)行穩(wěn)定，因沒(méi)有改變鍋爐側(cè)的傳熱過(guò)程及分配，因此對(duì)鍋爐效率等性能指標(biāo)沒(méi)有影響。但對(duì)改造項(xiàng)目會(huì)涉及部分省煤器的拆除及新增省煤器，因此成本較高，系統(tǒng)改造相對(duì)復(fù)雜。

3 結(jié)論

電站鍋爐寬負(fù)荷脫硝改造勢(shì)在必行，現(xiàn)有寬負(fù)荷脫硝技術(shù)能夠滿足寬負(fù)荷脫硝要求。經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比，建議新建機(jī)組優(yōu)先采用省煤器分級(jí)寬負(fù)荷脫硝技術(shù)，而對(duì)于改造機(jī)組則建議通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選用適合的技術(shù)改造方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]國(guó)家發(fā)展改革委數(shù)據(jù)庫(kù).煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020年）（發(fā)改能源[2014]2093號(hào)）[EB/OL].2014，09（12）.

[2]徐昶.600MW火電機(jī)組提高SCR入口煙溫方案研究[J].鍋爐技術(shù)， 2015，46（01），61-64.

[3]高偉.1000MW超超臨界鍋爐全負(fù)荷投運(yùn)SCR技術(shù)方案探討[J]. 鍋爐制造，2015（01）：37-39.

作者簡(jiǎn)介：甘露（1987-），男，博士研究生，主要從事于燃煤電廠煙氣治理技術(shù)及節(jié)能技術(shù)的研究。