（國電沈陽熱電有限公司,遼寧 沈陽 110000）

國電沈陽熱電有限公司SCR脫硝裝置綜述

厲昂

（國電沈陽熱電有限公司,遼寧 沈陽 110000）

以國電沈陽熱電有限公司2x330MW機(jī)組煙氣選擇性催化還原法(SCR)脫硝裝置為例，簡要介紹了沈陽熱電有限公司SCR脫硝系統(tǒng)的工藝構(gòu)成和流程特點(diǎn)、設(shè)計(jì)參數(shù)、總體布置，并對該工程中相關(guān)設(shè)備存在的問題進(jìn)行了描述，提出治理辦法，為我國大型燃煤機(jī)組脫硝改造的類似工程提供了參考。

煙氣脫硝；選擇性催化還原；應(yīng)用

氮氧化物是造成大氣污染的污染物之一，我國氮氧化物排放量中大部分是來自于煤炭的燃燒,火力發(fā)電廠是氮氧化物主要排放源之一。

目前，火力發(fā)電廠主要有兩種方式降低氮氧化物排放：一是通過低氮型燃燒器來控制氮氧化物的生成。二是對生成的氮氧化物進(jìn)行處理的煙氣脫硝技術(shù)。主要方法有選擇性催化還原(SCR)和選擇性非催化還原 (SNCR)工藝。選擇性催化還原(SCR)是目前應(yīng)用最為廣泛的脫硝技術(shù)，國外大多數(shù)電廠基本都應(yīng)用該技術(shù)。與其他技術(shù)相比，SCR脫硝技術(shù)相對成熟，裝置結(jié)構(gòu)簡單，脫硝效率高，運(yùn)行可靠性強(qiáng)，便于維護(hù)，是火力發(fā)電廠應(yīng)用最多的煙氣脫硝技術(shù)，其系統(tǒng)的脫硝效率可達(dá)80%以上。

1 SCR脫硝工藝流程及設(shè)計(jì)參數(shù)

1.1 工藝流程

國電沈陽熱電有限公司2×330MW機(jī)組亞臨界燃煤機(jī)組，于2012年相繼投入生產(chǎn)，鍋爐型式為亞臨界、一次再熱、自然循環(huán)汽包、四角切圓燃燒、全鋼構(gòu)架。沈陽熱電有限公司SCR脫硝工程要求在校核煤種1、鍋爐最大工況（BMCR）、處理100%煙氣量條件下脫硝效率不小于60%并預(yù)留進(jìn)一步提高硝效率不小于80%的設(shè)計(jì)方案和催化劑層數(shù)。SCR脫硝工藝采用典型的高塵布置方式， SCR反應(yīng)器布置在省煤器和空預(yù)器之間，其優(yōu)點(diǎn)為煙氣溫度滿足催化劑反應(yīng)要求。

表1

1.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

國電沈陽熱電有限公司2×330MW機(jī)組亞臨界機(jī)組煙氣脫硝系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)及性能如下(本文煙氣量均為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)值)（表1）。

2 國電沈陽熱電有限公司SCR脫硝系統(tǒng)的特點(diǎn)

2.1 反應(yīng)系統(tǒng)

（1）鋼結(jié)構(gòu)。沈陽熱電的煙氣脫硝工程為北京龍?jiān)喘h(huán)保工程有限公司EPC項(xiàng)目，鋼結(jié)構(gòu)為北京龍?jiān)丛O(shè)計(jì)、制造、安裝。其連接形式和鍋爐鋼構(gòu)有一定區(qū)別。用戶需根據(jù)廠地空間等條件合理優(yōu)化。（2）煙道。煙道的阻力是造成引風(fēng)機(jī)壓頭增大的主要原因之一，由于脫硝系統(tǒng)煙道管路較長，在引風(fēng)機(jī)選型中應(yīng)須考慮留有一定裕量。在施工過程中，加強(qiáng)焊接質(zhì)量監(jiān)管，否則保溫后漏點(diǎn)較多，增大鍋爐散熱損失。（3）SCR反應(yīng)器。SCR反應(yīng)器布置在鍋爐省煤器和空預(yù)器之間。反應(yīng)器入口及出口段均設(shè)導(dǎo)流板。反應(yīng)器內(nèi)部的支架、加強(qiáng)板設(shè)計(jì)成不易積灰的型式，反應(yīng)器底部設(shè)置非金屬補(bǔ)償器。我公司為每臺鍋爐設(shè)置2個SCR反應(yīng)器。 （4）渦流混合器。氨氣噴射混合系統(tǒng)采用了“渦流式混合器”，其設(shè)計(jì)原理是采用空氣動力學(xué)中的駐渦理論。在煙道內(nèi)部布設(shè)擾流板，在其背向煙氣流動方向的位置安裝噴嘴，當(dāng)原煙氣通過時(shí)，會在擾流板的后部形成渦流混合區(qū)，達(dá)到原煙氣與氨氣混合均勻的效果。渦流混合器結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行安全可靠，噴管耐磨且不會造成堵灰。（5）吹灰器和灰斗。國電沈陽熱電有限公司2×330MW機(jī)組亞臨界機(jī)組煙氣脫硝工程中未設(shè)置SCR反應(yīng)器旁路。本工程SCR裝置為高含塵布置，加裝SCR裝置后省煤器出口水平煙道比較長，為防止飛灰在SCR入口煙道底部彎頭形成積灰死角和飛灰板結(jié)，在每個反應(yīng)器入口煙道下部彎頭處設(shè)置4個SCR入口煙道灰斗。本工程在每個灰斗下方設(shè)置一臺電動鎖氣器及相應(yīng)的輸灰管路，將收集到的飛灰排入了空預(yù)器入口的煙道里，這樣設(shè)計(jì)給空預(yù)器堵灰?guī)砹穗[患。電動鎖氣器設(shè)置順控方式不間斷運(yùn)行，確保將灰斗收集下來的飛灰連續(xù)不斷的排出。

根據(jù)本工程灰的特性和處理規(guī)模，在SCR反應(yīng)器內(nèi)部、催化劑床層上端設(shè)置聲波吹灰系統(tǒng)，每個反應(yīng)器的每層催化劑布置3只。催化劑吹掃壓縮空氣最大耗量（瞬時(shí)最大）2.4Nm3/min，吹掃儀用壓縮空氣壓力0.4～0.8MPa，每個吹灰器每次吹掃時(shí)間10s，每臺聲波吹灰器每10min吹掃一次。

2.2 還原劑制備系統(tǒng)

沈陽熱電煙氣脫硝工程中采用尿素?zé)峤庵瓢毕到y(tǒng)。該系統(tǒng)采用尿素作為還原劑，兩臺鍋爐的脫硝裝置公用一個還原劑儲存、制備及供應(yīng)區(qū)域，并按照80%脫硝效率進(jìn)行公用區(qū)的設(shè)計(jì)；主要設(shè)備有熱解爐、尿素輸送設(shè)備（斗提機(jī)）、尿素存儲倉、尿素溶液罐及存儲罐、泵組及分配計(jì)量模塊等。

3 實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)生的主要問題

3.1 尿素溶液在熱解爐內(nèi)部結(jié)晶

目前，尿素?zé)峤饧夹g(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用到眾多火電機(jī)組的脫硝系統(tǒng)中。然而在實(shí)際運(yùn)行中，東北地區(qū)由于冬季室外溫度較低，尿素溶液管路及熱解爐結(jié)晶成了難題。國電沈陽熱電有限公司脫硝熱解爐就頻頻出現(xiàn)的結(jié)晶問題，大量的結(jié)晶物在熱解爐內(nèi)，脫硝系統(tǒng)被迫停止運(yùn)行，嚴(yán)重影響機(jī)組排放指標(biāo)，如圖1、2。

圖1

圖2

3.2 脫硝灰斗設(shè)計(jì)不合理

為防止催化劑積灰導(dǎo)致中毒，在脫硝入口煙道上設(shè)置了灰斗，灰斗內(nèi)積灰直接排放到預(yù)熱器入口煙道，給空預(yù)器內(nèi)部積灰留下了隱患。

3.3 空預(yù)器堵塞

機(jī)組運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，投入脫硝后，空氣預(yù)熱器堵塞嚴(yán)重，尤其預(yù)熱器冷端。經(jīng)過分析，積灰成分主要為硫酸氫銨。由于存在氨逃逸，當(dāng)氨逃逸率達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，將會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。殘余的氨氣成分會和煙氣中的SO3和水蒸汽反應(yīng)即NH3＋SO3＋H2O＝NH4HSO4。硫酸氫銨與空預(yù)器內(nèi)部灰塵形成板結(jié)堵塞空預(yù)器扇形倉，如圖3、圖4。

圖3

圖4

3.4 噴槍霧化空氣品質(zhì)不夠

盡管脫硝熱解爐內(nèi)噴槍霧化氣源為儀用壓縮空氣，但是噴槍霧化壓縮空氣需要高品質(zhì)高清潔的氣源，壓縮空氣中含少量水和油會影響尿素的霧化效果，嚴(yán)重影響霧化效果，長時(shí)間運(yùn)行后熱解爐內(nèi)部結(jié)晶。

3.5 尿素溶液管路伴熱設(shè)計(jì)存在缺陷

原設(shè)計(jì)安裝的尿素溶液管路伴熱管道的汽源為尿素溶解罐的蒸汽疏水，由于尿素溶液管路較長，從尿素溶解車間到鍋爐廠房四層，汽源壓力較低，在冬季室外溫度較低的時(shí)候，伴熱管路結(jié)冰，影響尿素溶液輸送，導(dǎo)致尿素溶液結(jié)晶。

4 解決辦法及應(yīng)對措施

4.1 保溫治理

防止熱解爐結(jié)晶應(yīng)保證熱解爐內(nèi)的溫度場合理均勻分布、熱解爐內(nèi)沒有溫度死角，沒有低溫區(qū)，外部保溫良好，避免散熱，使尿素溶液在熱解爐內(nèi)不會因?yàn)檫_(dá)不到分解溫度條件而形成結(jié)晶。發(fā)生結(jié)晶后，經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，熱解爐支架與鋼架直接接觸，未加裝防止散熱的墊片。局部保溫缺失，散熱嚴(yán)重。檢修中，加裝隔熱墊片，恢復(fù)各部位保溫。

4.2 校正噴槍安裝角度

按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求，調(diào)整噴槍角度，保證垂直度，使噴嘴與熱解爐筒壁平行。檢修中，兩臺鍋爐的12只噴槍全部校正噴嘴角度。

4.3 重新設(shè)計(jì)脫硝灰斗輸灰系統(tǒng)

脫硝入口煙道灰斗輸送不應(yīng)該排放到空預(yù)器入口，建議其他電廠在脫硝設(shè)計(jì)階段應(yīng)與脫硝廠家溝通，單獨(dú)設(shè)置輸送管道，可以排放到渣倉或者灰?guī)?。目前各脫硝設(shè)備廠家為節(jié)約成本依然采取此種設(shè)計(jì)方式。我公司則根據(jù)實(shí)際情況已經(jīng)提報(bào)技改方案，擇期改造。

4.4 嚴(yán)格控制氨逃逸

為避免空氣預(yù)熱器發(fā)生堵塞，需嚴(yán)格控制氨逃逸率，運(yùn)行人員需根據(jù)工況，及時(shí)調(diào)整尿素溶液噴入量，控制氨逃逸，減少硫酸氫銨的生成。同時(shí)冬季，及早投入暖風(fēng)器，提高一次風(fēng)和二次風(fēng)溫度，避免空預(yù)器冷端溫度過低增加硫酸氫銨的生成。

4.5 空預(yù)器水沖洗

為防止空預(yù)器堵灰嚴(yán)重影響機(jī)組停運(yùn)，在機(jī)組檢修期，應(yīng)該對空預(yù)器扇形倉拆包沖洗。不拆包沖洗，效果較差，可能未到檢修期，空預(yù)器就堵塞積灰嚴(yán)重影響鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4.6 提高壓縮空氣品質(zhì)

儀用壓縮空氣凈化裝置需定期檢查，干燥劑過期及時(shí)進(jìn)行更換，保證壓縮空氣品質(zhì)。我公司在脫硝噴槍霧化儲氣罐前單獨(dú)增設(shè)一套過濾裝置，提高壓縮空氣潔凈度。

4.7 伴熱管路汽源改造

尿素溶液伴熱管路汽源改至中壓輔汽聯(lián)箱供給，提高壓力，增加管路疏水點(diǎn)，保證了伴熱效果，避免尿素溶液管路結(jié)晶。

4.8 嚴(yán)格配制尿素溶液

按照設(shè)計(jì)要求尿素溶液最佳濃度應(yīng)該保證介于50%～55%之間，實(shí)際工作中應(yīng)根據(jù)設(shè)備及環(huán)境內(nèi)部的工作溫度，配制合格的溶液濃度，以避免由于尿素溶液配制時(shí)溫度不同而導(dǎo)致的尿素溶液濃度過高，從而在輸送管道中由于降溫而析出晶體。根據(jù)公司實(shí)際情況制定日常檢修維護(hù)制度，定期做好噴槍霧化情況檢查，檢查時(shí)應(yīng)將噴槍抽出，做霧化試驗(yàn)，確保噴槍工作正常。

5 結(jié)語

國電沈陽熱電有限公司SCR煙氣脫硝系統(tǒng)運(yùn)行至今已有4年時(shí)間。運(yùn)行期間發(fā)生過或大或小的各類問題。通過4年的摸索、熟悉、改造、完善，從曾經(jīng)的故障頻發(fā)到今天的長期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，總結(jié)積累了一定的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，為其他同類機(jī)組的尿素?zé)峤饷撓跸到y(tǒng)安裝、運(yùn)行、檢修提供了經(jīng)驗(yàn)；同時(shí)也為公司實(shí)施煙氣超低排放起到了推動作用，對電力環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

[1]郝吉明，王書肖，陸永琪.燃煤二氧化硫污染控制技術(shù)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

[2]GB13223—2003，火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]朱國榮，解永剛.SCR技術(shù)應(yīng)用于國內(nèi)大型燃煤電站鍋爐的技術(shù)探討[J].電站系統(tǒng)工程，2005,21(3):39～40.

[4]王琦，王樹榮，閆志勇，等.燃煤電廠SCR脫硝技術(shù)催化劑的特性及進(jìn)展[J].電站系統(tǒng)工程,2005,21(3):4～6.

[5]張強(qiáng)，許世森，王志強(qiáng).選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)進(jìn)展及工程應(yīng)用[J].熱力發(fā)電，2004,34 (4):1～7.

[6]劉學(xué)軍.SCR脫硝技術(shù)在廣州恒運(yùn)熱電廠300MW機(jī)組上的應(yīng)用[J].中國電力，2006,39(3):86～89.

[7] 陳進(jìn)生.嵩嶼電廠煙氣SCR脫硝工藝及特點(diǎn)分析[J].電力環(huán)境保護(hù)，2006,22 (6):40～43.

[8]沈丹，仲兆平，過小玲.600MW電廠SCR煙氣脫硝反應(yīng)器內(nèi)不同導(dǎo)流板流場數(shù)值模擬[J].電力環(huán)境保護(hù)，2007,23 (1):1～4.

TK223.4

A

1671-0711（2017）04（上）-0137-03