【摘 要】隨新《環(huán)境保護(hù)法》的實施，國家環(huán)境保護(hù)政策日趨嚴(yán)格，對SCR煙氣脫硝裝置及鍋爐的的安全穩(wěn)定運行提出更高要求。本文根據(jù)SCR煙氣脫硝裝置的運行要求及電廠實際，分析了黔東電廠加裝SCR煙氣脫硝裝置后對鍋爐系統(tǒng)安全經(jīng)經(jīng)濟運行的影響及采取的對策，為電廠提供信息指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】SCR；鍋爐；影響；對策

前言

2012年1月1日實施的國家標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13223-2011中明確：自2014年7月1日起，現(xiàn)有火力發(fā)電鍋爐執(zhí)行氮氧化物（以NO2計）排放限值為200mg/m3。為貫徹落實新《環(huán)增保護(hù)法》及國家“十二五”減排總量計劃，2015年3月9日貴州省環(huán)境保護(hù)廳下發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步明確火電廠總量減排管理要求的通知》中指示：各火電企業(yè)要著力解決低溫低負(fù)荷時段脫硝設(shè)施退出的問題，確保脫硝設(shè)施投運率達(dá)至90%以上，全年綜合脫硝效率不低于75%。必須實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，氮氧化物排放濃度應(yīng)控制在機組對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)排放限值的80%以下。按要求：我廠氮氧化物排放濃度應(yīng)控制在160mg/m3以下，預(yù)計2019年實現(xiàn)超低排放。

1、我廠SCR煙氣脫硝簡介

SCR 煙氣脫硝是目前最成熟的煙氣脫硝技術(shù)，它是一種爐后脫硝方法。該類技術(shù)通過將氨（NH3）作為還原劑噴入煙氣中，在金屬催化劑作用下，選擇性地與煙氣中的NOx發(fā)生還原反應(yīng)，生成無害的氮氣（N2）和水（H2O），從而達(dá)到脫除氮氧化物的目的。在SCR中使用的催化劑大多以TiO2為載體，制成蜂窩式型，反應(yīng)時通常要求煙氣溫度在320℃～420℃間。如果反應(yīng)溫度偏低，催化劑的活性會降低，導(dǎo)致脫硝效率下降，且如果催化劑持續(xù)在低溫下運行會使催化劑發(fā)生永久性損壞；如果反應(yīng)溫度過高，NH3容易被氧化，氮氧化物生成量增加，還會引起催化劑材料的相變，使催化劑的活性退化。

既要控制達(dá)標(biāo)排放，又要保證鍋爐安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行，同時由于市場原因入廠入爐煤質(zhì)不穩(wěn)定等客觀因素，對機組運行人員提出了更高的要求。

2、對鍋爐運行的影響

2.1對鍋爐效率的影響

（1）熱量損失。安裝SCR脫硝系統(tǒng)后，鍋爐煙道長度增加，散熱表面積增加，熱量損失增加。同時煙氣通過脫硝系統(tǒng)后煙溫會降低6℃左右，對鍋爐效率將會產(chǎn)生一定的影響。

（2）空預(yù)器換熱元件堵塞，排煙溫度升高。NH3和SO3反應(yīng)生成NH4HSO4（硫酸氫氨），NH4HSO4在溫度180～200℃的環(huán)境中呈“鼻涕”狀的粘性物結(jié)鹽，其與煙氣中的飛灰顆粒物極易粘附在空預(yù)器換熱面上，使空預(yù)器換熱元件臟污影響空預(yù)器的換熱效果，造成排煙溫度升高，鍋爐效率降低。

（3）空預(yù)器漏風(fēng)率增大。煙氣通過SCR脫硝系統(tǒng)以后的前后煙風(fēng)差壓增加1kPa左右，為了使?fàn)t膛內(nèi)部壓力平衡，引風(fēng)機的出力將有所增加，從而導(dǎo)致空預(yù)器內(nèi)部煙氣壓力降低，使空預(yù)器煙/風(fēng)壓差增大，導(dǎo)致空預(yù)器漏風(fēng)率增加，鍋爐效率降低。

2.2對煙道阻力的影響

SCR脫硝裝置使煙氣阻力增加1kPa左右，而且蜂窩式催化劑容易積灰堵塞，且隨著運行時間的增長，催化劑堵塞程度也越嚴(yán)重，將導(dǎo)致引風(fēng)機的電耗增加，現(xiàn)在設(shè)計的SCR脫硝系統(tǒng)均不設(shè)計旁路系統(tǒng)，如果催化劑堵塞嚴(yán)重，將直接影響鍋爐的安全、穩(wěn)定運行。

2.3對空預(yù)器的影響

相比較來說，SCR脫硝裝置對空預(yù)器的影響更為突出。主要原因是NH4HSO4的腐蝕性和黏結(jié)性。NH4HSO4于灰塵一起粘附在空預(yù)器的換熱元件上，不僅降低換熱效果，還將會在空預(yù)器的低溫段產(chǎn)生低溫腐蝕，同時造成空預(yù)器的積灰。SCR脫硝裝置氨逃逸率超過設(shè)計值時將會造成大量的NH4HSO4生成，致使空預(yù)器嚴(yán)重堵塞，這將造成引風(fēng)機電耗增加，一次風(fēng)機母管壓力波動大等情況。

另外，燃用高硫煤時，煙氣中SO3含量較高，只要煙氣中有0.05‰的SO3，煙氣的露點即可提高到150℃以上。同時NH3和氮氧化物反應(yīng)產(chǎn)物為H2和H2O，因此空預(yù)器的低溫段就可能有硫酸溶液凝結(jié)在換熱元件上，造成空預(yù)器的低溫腐蝕。

3、預(yù)控措施

3.1減少SCR脫硝催化劑積灰

煙氣中灰塵的含量與煤種的灰份、燃燒調(diào)整有很大關(guān)系，但影響脫硝催化劑積灰的因素還與省煤器輸灰系統(tǒng)運行情況、脫硝吹灰器等有關(guān)。省煤器輸灰系統(tǒng)不能正常工作，將會使大量的灰塵帶入脫硝上層催化劑，即便加強脫硝系統(tǒng)吹灰仍不能避免蜂窩狀催化劑的堵塞。由于脫硝裝置的吹灰器能起到很好的作用。我廠設(shè)置脫硝聲波吹灰器和蒸汽吹灰器。機組運行中，定期檢查和試驗聲波吹灰器良好，確保可靠投入。當(dāng)催化劑差壓增大時，應(yīng)及時投入蒸汽吹灰。在投運蒸汽時一定要充分的疏水，確保蒸汽有50℃過熱度，否則會造成灰塵結(jié)塊加劇堵塞催化劑和對催化劑造成水蝕，影響催化劑的使用壽命。機組停運期間，嚴(yán)格執(zhí)行逢停必檢制度，定期檢查NH3噴口情況及催化劑積灰情況，并及時進(jìn)行積灰人工清理。

3.2改造空預(yù)器傳熱元件

安裝SCR脫硝工藝的空預(yù)器在防止起低溫段腐蝕、積灰堵塞和清洗方面需要進(jìn)行特殊設(shè)計。為防止由于空預(yù)器臟污使傳熱效果降低，或空預(yù)器堵塞導(dǎo)致被迫停爐事件的發(fā)生，空預(yù)器低溫段傳熱元件應(yīng)采用搪瓷表面?zhèn)鳠嵩?。一方面是搪瓷表面可以隔離腐蝕物與金屬接觸，其表面光潔，易于清洗；另一方面是搪瓷層穩(wěn)定性好，耐磨損，使用壽命命長。

3.3加強空預(yù)器吹灰

在運行過程中，空預(yù)器積灰結(jié)鹽堵塞是在所難免的。我廠進(jìn)行SCR脫硝系統(tǒng)改造后，在空預(yù)器原有兩支冷端吹灰器的同時增加兩支熱端蒸汽吹灰器。通過增加空預(yù)器吹灰自動程控邏輯加強吹灰，尤其應(yīng)加強空預(yù)器低溫段的吹灰，同時通過外委專業(yè)吹灰廠家人員進(jìn)行吹灰系統(tǒng)的運行維護(hù)。

3.4定期對空預(yù)器進(jìn)行沖洗

增加空預(yù)器在線高壓水堿洗裝置，在必要情況下可保證在機組運行中投運在線高壓水沖洗系統(tǒng)，及時清理積灰結(jié)鹽。同時在機組停運等級檢修期間，吊出空預(yù)器換熱無件進(jìn)行離線高壓清洗，并對損壞元件進(jìn)行更換。停機后進(jìn)行空預(yù)器高壓清洗時，有條件的話盡量采用自然風(fēng)干方法，嚴(yán)禁啟動引送風(fēng)機進(jìn)行強制通風(fēng)干燥，防止?fàn)t內(nèi)及煙道積灰被空氣預(yù)熱器金屬表面水膜吸附造成二次污染。

3.5控制氨逃逸率

為減少脫硝裝置運行時對鍋爐的影響，控制NH4HSO4的生成量就顯得尤為重要。生成NH4HSO4的反應(yīng)速率主要與溫度、煙氣中氨氣、SO3及水含量有關(guān)。對于實際運行的火電機組，鍋爐煙氣中SO3及水的含量無法控制。因此，必須嚴(yán)格控制氨的逃逸率。

（1）嚴(yán)格控制NH3的噴入量，防止NH3過量而造成氨逃逸，正常情況下應(yīng)控制氨逃逸率不超過3ppm。

（2）保持催化劑的活性。SCR脫硝催化劑的壽命一般在5～6年，因此SCR脫硝裝置運行一段時間后，催化劑活性會逐漸衰減，脫硝效率將會降低，氨逃逸率將會增加。

（3）加強脫硝裝置的維護(hù)工作，確保脫硝進(jìn)、出口氮氧化物數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為運行人員提供可靠的調(diào)整依據(jù)。

（4）對每日的耗氨量進(jìn)行比對，避免有過量噴氨情況。

3.6控制入口氮氧化物

（1）合理摻配煤質(zhì)。燃煤揮發(fā)分直接影響氮氧化物的生成量。實驗證明，揮發(fā)分越低在燃燒過程中越易生成氮氧化物。通過對入廠煤按熱質(zhì)、硫份、揮發(fā)份高低進(jìn)行分區(qū)存放，根據(jù)機組負(fù)荷情況對磨煤機進(jìn)行分倉分時段上煤，保證入爐煤質(zhì)揮發(fā)份不低于12%，降低氮氧化物的生成量。

（2）在保證安全前提下，適當(dāng)提高氧量運運行。經(jīng)驗證明，通過開大燃燒器上拱A、B風(fēng)門開度進(jìn)行煤粉燃燼補氧，同時適當(dāng)增加總風(fēng)量至（3.0～4.2）%氧量情況下，可保證煤粉燃燒充分燃燼，減少CO生成，降低爐內(nèi)還原氛圍，減少氮氧化物生成。

（3）通過對SCR脫硝裝置后煙氣分析試驗確定脫硝入口不同NOx指標(biāo)所對應(yīng)的噴氨調(diào)整門開度，不定期進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

（4）機組啟動時特別是在機組升溫、升壓到機組并網(wǎng)間，應(yīng)特別注意控制氮氧化物排放控制，此階段應(yīng)盡量減少汽水工質(zhì)浪費，高、低壓旁路開度控制不宜過大，適當(dāng)降低凝汽器真空，以達(dá)到減少燃料量的目的，從而減少氮氧化物的生成。

（5）有條件的可增加低氮燃燒器，盡量減少氮氧化物生成量。

3.7減少空預(yù)器漏風(fēng)

空預(yù)器漏風(fēng)量較大時使排煙溫度大幅下降，特別是在冬季負(fù)荷較低時會使空預(yù)器堵塞惡化，使鍋爐供養(yǎng)不足限制機組帶負(fù)荷能力，強待負(fù)荷時會造成送風(fēng)機失速及低負(fù)荷時造成引風(fēng)機搶風(fēng)，嚴(yán)重時造成被迫停爐，因此停爐后應(yīng)對空預(yù)器密封片檢查及進(jìn)行更換。

3.8綜合治理

（1）在冷端綜合溫度不能滿足要求的情況下，送風(fēng)再循環(huán)保持全開。

（2）投油穩(wěn)燃期間，空預(yù)器連續(xù)吹灰。

（3）深度調(diào)峰期間，原則上保留高、中揮發(fā)分煤種的磨煤機運行，調(diào)整磨煤機及火嘴運行方式，盡可能控制入爐煤含硫量不高于9500mg/NM3。

（4）機組停運后，及時關(guān)閉主汽吹灰手動門，噴氨調(diào)門前、后手動門。

（5）機組停運后待爐內(nèi)為負(fù)壓狀態(tài)時才能停運稀釋風(fēng)機。

（6）鍋爐點火期間，應(yīng)盡快將空預(yù)器吹灰汽源切換至主汽汽源，以保證空預(yù)器吹灰效果。

（7）我廠#2爐空預(yù)器堵塞較為嚴(yán)重，其主要原因為空預(yù)器漏風(fēng)較大，如空預(yù)器堵塞嚴(yán)重的話排煙溫度會升高，但我廠#2爐排煙溫度一直偏低，造成送風(fēng)經(jīng)空預(yù)器到引風(fēng)機入口短路，長時間就會加劇空預(yù)器堵塞及爐膛燃燒供氧不足，因此治理空預(yù)器漏風(fēng)將會成為防止堵塞的關(guān)鍵。

4、結(jié)束語

SCR脫硝裝置不可避免地對鍋爐安全經(jīng)濟運行帶來負(fù)面影響，比如效率降低、經(jīng)濟性下降、空預(yù)器堵塞、運行維護(hù)工作量增加、安全性降低等。所以我們要不斷探究和充分考慮各種風(fēng)險，確保鍋爐安全、經(jīng)濟、環(huán)保運行。

參考文獻(xiàn)：

[1]西安熱工研究院 《火電廠SCR煙氣脫硝技術(shù)》 中國電力出版社 2013.7

[2]孫克勤 鐘秦 《火電廠煙氣脫硝技術(shù)及工程應(yīng)用》化學(xué)工業(yè)出版社 2007.2

[3]貴州黔東電力有限公司 《600MW火力發(fā)電機組集控運行規(guī)程》2018.12

作者簡介：

王恩，男，貴州貴陽人，技師，主要從事火電廠集控運行工作。

（作者單位：貴州黔東電力有限公司）