600MW機組煙氣脫硝SCR系統(tǒng)全負荷投運策略研究及應(yīng)用

北極星環(huán)保網(wǎng)訊: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℃，而實際運行期間，機組負荷在50%BMCR工況及以下，脫硝入口實際煙氣溫度小于300℃，無法滿足脫硝運行要求而被迫退出，導致機組在50%負荷及以下時NOx排放超標。

為滿足脫硝煙氣系統(tǒng)全負荷達標排放，本文提出了幾種不同的提高脫硝入口煙氣溫度改造方案，通過對不同的方案優(yōu)缺點進行對比，最終確定了脫硝高溫煙氣旁路改造方案，達到了預期的效果，實現(xiàn)了脫硝系統(tǒng)全負荷投運，值得同類型火電機組推廣及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：火力電發(fā)廠；煙氣脫硝；全負荷；溫度；研究

為應(yīng)對并滿足國家環(huán)保對火電廠NOx等大氣污染物的排放標準，目前，國內(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℃，機組負荷在50%以上時，脫硝入口煙溫基本可以滿足運行要求，但機組在啟動并網(wǎng)初期或50%負荷以下調(diào)峰期間，由于煙溫低而被迫退出脫硝設(shè)施運行，造成NOx超標排放。

且當SCR入口煙溫低于正常反應(yīng)溫度時，催化劑的反應(yīng)效率大大降低，進而導致噴氨量增加，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具有較強的粘結(jié)性，附著在催化劑表面會堵塞催化劑通道或微孔，附著在空預器表面長時間堆積容易造成空預器堵塞，催化劑及空預器堵塞可能會影響機組的帶負荷能力，嚴重時威脅機組的安全穩(wěn)定運行。

因此，為滿足脫硝機組NOx全負荷達標排放，使脫硝SCR系統(tǒng)全負荷投入運行，需要提高脫硝入口煙氣溫度在催化劑的活性范圍內(nèi)。本文提供了幾個提高脫硝入口煙溫的方案并進行了比較，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

當前，國內(nèi)對于提高SCR入口煙溫的設(shè)計提出了多種方案，部分已得到實施，綜合相關(guān)資料，對應(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、高溫煙氣旁路方案和省煤器分級改造方案等。

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煙氣旁路方案的設(shè)計原理。其中，給水旁路方案是在省煤器進口集箱前直接將部分給水引至下降管，在低負荷時通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)旁路給水流量，通過減少省煤器的主流水量和吸熱量達到提高SCR入口煙溫的目的。

根據(jù)熱力計算，在50%負荷工況下，某300MW鍋爐給水旁路分配至90%時SCR入口煙溫僅提高18.1℃，北侖電廠#2爐600MW機組的熱力計算則顯示要使SCR入口煙溫提升至310℃以上需要分配50%以上的給水量，過高的旁路份額將導致省煤器超溫，嚴重時省煤器出口會發(fā)生汽化現(xiàn)象。使得該方案不具備實際的煙溫調(diào)節(jié)能力，從而不能實現(xiàn)脫硝SCR系統(tǒng)全負荷投入運行的要求。

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)范圍受限的問題，不能實現(xiàn)脫硝全負荷投運的要求，且高負荷時不可避免地導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，增加了工程實施難度。

高溫煙氣旁路方案在水平低過入口到省煤器后煙道的外部設(shè)置旁路煙道，通過調(diào)節(jié)旁路煙氣擋板的開度來控制水平低過入口經(jīng)外部旁路煙道進入省煤器出口的部分煙氣與省煤器出口煙氣的混合比例，進而實現(xiàn)脫硝SCR反應(yīng)器入口煙溫調(diào)節(jié)。

由于低過前的煙溫較高，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，水平低過入口側(cè)也有足夠的空間設(shè)置旁路接口。綜合來看，該方案具有系統(tǒng)簡單，施工難度小、工程造價低及便于運行調(diào)節(jié)等優(yōu)點。

省煤器分級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由原來的省煤器出口改為省煤器管組間抽取。由上海鍋爐廠設(shè)計的方案對北侖#2機組實施了改造，如圖2所示。該方案有效避免了旁路煙氣內(nèi)漏的問題，但系統(tǒng)較煙氣旁路更為復雜，增加了設(shè)備維護難度，提高了施工難度和工程造價，對鍋爐效率有一定的影響，而且改造對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。

延伸閱讀：

煙氣旁路實現(xiàn)百萬等級超超臨界鍋爐寬負荷脫硝的應(yīng)用

寬負荷脫硝煙氣旁路的選擇與應(yīng)用

火電廠煙氣脫硝高溫煙氣旁路直噴尿素熱解制氨工藝應(yīng)用