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脫硝對鍋爐運行會有哪些影響?

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脫硝對鍋爐運行會有哪些影響?

發布日期:2020-11-10 作者: 點擊:

火電廠SCR煙氣脫硝裝置用於脫除煙氣中氮氧化物(NOx)。該類技術通過將氨(NH3)作為還原劑噴入煙氣中,使還原劑與煙氣中的NOx發生還原反應,生成無害的氮氣(N2)和水(H2O),從而達到脫除氮氧化物的目的。SCR脫硝裝置脫硝效率可達90%以上,能滿足嚴格的環保排放標準。若鍋爐設計煤種燃燒後產生的煙氣中NOx含量較高,SCR煙氣脫硝裝置可保證煙氣脫硝效率,大大降低煙氣NOx排放量,但SCR脫硝裝置對鍋爐安全經濟運行將產生較大的影響。


1、主要影響


1.1鍋爐熱量損失增大


安裝SCR脫硝係統後,鍋爐的熱量損失主要是煙氣通過脫硝係統後煙溫會降低6℃左右,對鍋爐效率將會產生一定的影響。


1.2空預器換熱元件堵塞,使排煙溫度升高


氨氣和三氧化硫反應生成硫酸氫氨,硫酸氫氨在溫度180~200℃的環境中呈“鼻涕”狀的粘性物,因此在空預器高溫段和低溫段處煙氣中的灰塵在該處容易和硫酸氫氨一塊,極易粘附於空預器換熱麵上,使空預器換熱元件髒汙,空預器的換熱效果變差,導致排煙溫度升高,鍋爐效率降低。


1.3空預器漏風率增大


煙氣通過SCR脫硝係統以後的壓降將增加500Pa左右,為了使爐膛內部壓力平衡,吸風機的出力將有所增加,從而導致空預器內部煙氣壓力降低,使空預器風/煙壓差增大,導致空預器漏風率增加,鍋爐效率降低。


1.4對煙道阻力的影響


SCR脫硝裝置使煙氣阻力增加500Pa左右,而且對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重,將導致吸風機的電耗增加。現在設計的SCR脫硝係統均不設計旁路係統,如果催化劑堵塞嚴重,將直接影響鍋爐的安全、穩定運行。


對空預器的影響,相比較來說SCR脫硝裝置對空預器的影響更為突出,主要原因是硫酸氫氨的腐蝕性和黏結性。硫酸氫氨與灰塵一起粘附在空預器的換熱元件上,不僅降低換熱效果,還將會在空預器的低溫段產生低溫腐蝕,同時造成空預器的積灰。


 SCR脫硝裝置氨逃逸率一般設計為≯3ppm,逃逸率超過設計值時將會造成大量的硫酸氫氨生成,致使空預器嚴重堵塞,這將造成吸風機電耗增加、一次風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,隻要煙氣中有0.005%的SO3,煙氣的露點即可提高到150℃以上。同時氨氣和NOx反應產物為氮氣和水,因此空預器的低溫段就可能有硫酸溶液凝結在換熱元件上,造成空預器的低溫腐蝕。


減少SCR脫硝催化劑積灰情況,煙氣中灰塵的含量與煤種的灰灰、燃燒調整有很大關係,但影響脫硝催化劑積灰的因素還與省煤器輸灰係統運行情況、脫硝裝置所安裝的吹灰器有關。省煤器輸灰係統不能正常工作,將會使大量的灰塵帶入脫硝上層催化劑,即便加強脫硝係統吹灰仍不能避免蜂窩狀催化劑的堵塞。


用於脫硝裝置的吹灰器有聲波和蒸汽吹灰兩種方式。聲波吹灰器在灰量較小時效果較為明顯,並能徹底吹除邊角的積灰,但灰量較大時耙式蒸汽吹灰器能起到很好的作用。當在投入蒸汽吹灰時,一定要充分的疏水,否則會造成灰塵結塊堵塞催化劑或對催化劑造成水蝕,影響催化劑的使用壽命。


脫硝煙道入口導流板應設計為流線機翼型並盡可能偏向於爐前方向,這樣可有效改善煙氣分布流場,阻止較大灰分顆粒被煙氣攜帶到催化劑蜂窩孔中造成催化劑蜂窩孔堵塞。


2、控製手段


2.1空預器傳熱元件及衝洗改造


安裝SCR脫硝工藝的空預器在防止低溫段腐蝕、積灰堵塞和清洗方麵需要進行特殊設計,為防止由於空預器髒汙使傳熱效果降低,或空預器堵塞導致被迫停爐事件的發生,空預器低溫段傳熱元件應采用搪瓷表麵傳熱元件。


一方麵是搪瓷表麵可以隔離腐蝕物與金屬接觸,其表麵光潔,易於清洗;另一方麵是搪瓷層穩定性好,耐磨損,使用壽命長。為避免鍋爐運行期間由於出現空預器嚴重堵塞而被迫停爐事件的發生,在空預器吹灰器選型時不妨可以考慮采用雙介質吹灰器(蒸汽和水),實現對空預器在線水衝洗。


正常運行時采用蒸汽定期吹灰,空預器堵塞嚴重時采用高壓水衝洗。如果空預器傳熱元件由於未采用搪瓷材質,在SCR脫硝係統投入半年時間即出現嚴重堵塞情況。所以一般要對空預器傳熱元件低溫段進行更換,更換為搪瓷管空預器。


2.2加強吹灰,定期對空預器進行衝洗和維護


SCR脫硝係統在運行過程中,催化劑和空預器積灰堵塞是在所難免的,必須加強SCR反應器區域和空預器的吹灰,尤其應加強空預器低溫段的吹灰。發現煙道阻力增大時,及時對催化劑進行清理,發現空預器進、出口差壓增大,應及時水衝洗。要想從根本解決麻煩可更換為搪瓷空預器。


2.3控製氨逃逸率


為減少脫硝裝置運行時對鍋爐的影響,控製硫酸氫氨的生成量就顯得尤為重要。生成硫酸氫氨的反應速率主要與溫度、煙氣中氨氣、SO3及水含量有關。對於實際運行的火電機組,鍋爐煙氣中SO3及水的含量無法控製。因此,必須嚴格控製氨的逃逸率。


2.3.1嚴格控製氨的噴入量


防止氨氣過量而造成氨逃逸超標,正常情況下應控製氨逃逸率不超過3ppm。據統計,目前絕大部門火電廠SCR脫硝係統氨逃逸率表計顯示不準,基本上沒有正常投入,因此,對氨逃逸率的控製造成很大的難度。


2.3.2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後,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。SCR脫硝裝置設計均為2+1方式,當脫硝效率達不到設計值或不能滿足國家環保排放要求時,為確保鍋爐的安全運行,就必須對催化劑進行清洗或安裝備用層催化劑。


2.3.3加強空預器進、出口差壓的監視


發現空預器進、出口差壓增大時,及時減少噴氨量,增加空預器低溫段的吹灰次數。


3、結束語


采用SCR脫硝裝置,對鍋爐尾部受熱麵(主要是空預器)的髒汙、堵塞和腐蝕可通過限製氨逃逸量及催化劑的SO2/SO3氧化率加以控製;對鍋爐熱效率的影響可通過減少煙道長度從而減少散熱麵積加以控製;對引風機的影響(即鍋爐煙氣阻力的增加)可通過合理設計煙道形狀、合理選取煙氣流速、加裝導流裝置、縮短煙道長度等加以控製。對於在役電廠鍋爐,後兩者的控製措施在很大程度上受現有設備空間和場地條件的限製。在進行脫硝裝置設計時,必須充分考慮該裝置對鍋爐運行的影響,並應進行技術經濟評價,以保證鍋爐安全經濟運行。


來源:煤化工聯盟

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