選擇性催化還原法脫硝裝置低負(fù)荷投運(yùn)技術(shù)

仇恒波，韓 婷

（徐州華潤電力有限公司，江蘇徐州 221600）

0 引言

國家對(duì)燃煤發(fā)電機(jī)組環(huán)保設(shè)施建設(shè)、運(yùn)行監(jiān)督管理越來越嚴(yán)格，對(duì)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)越來越高。為了進(jìn)一步滿足環(huán)保要求，公司對(duì)2臺(tái)百萬機(jī)組進(jìn)行了超低排放改造，改造后二氧化硫考核限值約35 mg/m3、氮氧化物考核限值為50 mg/m3、煙塵考核限值為5 mg/m3。對(duì)現(xiàn)有發(fā)電機(jī)組來說，脫硫、煙塵的考核可以在全負(fù)荷的情況下達(dá)到要求，而氮氧化物在低負(fù)荷時(shí)無法實(shí)現(xiàn)排放達(dá)標(biāo)，負(fù)荷必須達(dá)到50%以上時(shí)才能投入選擇性催化還原法脫硝裝置。這就要求對(duì)現(xiàn)有機(jī)組進(jìn)行技改，以達(dá)到環(huán)保要求。

1 主要設(shè)備簡(jiǎn)介

公司2臺(tái)1000 MW機(jī)組的脫硝裝置安裝在省煤器與空預(yù)器之間。煙氣脫硝系統(tǒng)采用日本IHI公司的選擇性催化還原法脫硝工藝，對(duì)100%煙氣量進(jìn)行脫硝處理。在鍋爐50%～100%BMCR（Boiler Maximum Capacity Rating，鍋爐最大出力）工況下，當(dāng)煙氣溫度在（320～420）℃時(shí)，保證脫硝效率逸70%（入口煙氣NOx含量350 mg/m3）。脫硝系統(tǒng)主要由兩個(gè)系統(tǒng)組成，氨站系統(tǒng)和SCR系統(tǒng)。在氨站區(qū)域，氨貯罐接受槽車供給的液氨，通過氨氣化器出口的調(diào)節(jié)閥，提供壓力為0.35 MPa的氣氨，氣氨通過氨緩沖罐外管送至脫硝系統(tǒng)。

2 選擇性催化還原法原理

選擇性催化還原法簡(jiǎn)稱SCR（Selected Catalytic Reduc-tion），方法通過使用NH3和催化劑，在適宜的反應(yīng)溫度（200～450）℃，將NOx還原為N2。由于反應(yīng)具有選擇性，即NH3只與NOx反應(yīng)，基本上不與O2反應(yīng)，所以稱為選擇性催化還原脫硝系統(tǒng)。

一般使用的SCR催化劑，其反應(yīng)溫度為300℃至400℃。布置在在空氣預(yù)熱器前350℃的位置，脫硝效率可達(dá)85%以上。由于在鍋爐煙氣中還有SO2等氣體,SO2等氣體在催化劑的作用下會(huì)有SO2+1/2O2寅SO3反應(yīng)，反應(yīng)生成的SO3再進(jìn)一步同SCR反應(yīng)中未反應(yīng)的氨反應(yīng)，生成（NH4）2SO4和NH4HSO4。

NH4HSO4是一種黏性很大的物質(zhì)，會(huì)附著在催化劑、空預(yù)器上，隔絕催化劑與煙氣，使得反應(yīng)無法進(jìn)行，并且容易堵塞空預(yù)器，使空預(yù)器差壓變大。公司NH4HSO4的生成溫度臆315℃，因此，反應(yīng)的溫度一定要>315℃。公司SCR最佳的反應(yīng)溫度（320～430）℃，運(yùn)行規(guī)程規(guī)定當(dāng)SCR進(jìn)口煙溫約320℃時(shí)，SCR裝置自動(dòng)退出。通過超低排改造后，將原預(yù)留的SCR催化劑層，加入催化劑。

3 采用廣義回?zé)幔岣逽CR裝置的進(jìn)口溫度

3.1 1#換熱器

通過增加的0級(jí)抽汽，加熱空預(yù)器出口的熱二次風(fēng)，從而提高了熱二次風(fēng)的風(fēng)溫，改善鍋爐的燃燒情況，特別是在機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，對(duì)鍋爐的燃燒穩(wěn)定性、鍋爐的結(jié)焦特性、水動(dòng)力都有顯著改善，同時(shí)由于減少了排汽損失，也大大提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

3.2 3#換熱器

通過機(jī)組三級(jí)抽汽，加熱空預(yù)器出口熱一次風(fēng)，提高了熱一次風(fēng)的風(fēng)溫，從而進(jìn)步一提高磨煤機(jī)出口煤粉溫度，保證了磨煤機(jī)的干燥能力，大大提高了機(jī)組對(duì)高水分煤的適應(yīng)性，同時(shí)由于減少了排汽損失，也大大提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

3.3 2#和4#換熱器

機(jī)組7號(hào)低加出口凝結(jié)水，通過2#和4#換熱器加熱空預(yù)器進(jìn)口冷一、二次風(fēng)，提高一、二次風(fēng)的溫度，經(jīng)冷卻后的凝水再回至7和8號(hào)低加入口，大大增加了7和8號(hào)低加的抽汽量，減少了排汽損失，也大大提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)2#和4#換熱器在功能上取代了暖風(fēng)器的作用，有效解決了空預(yù)器的冷端腐蝕問題，真正達(dá)到既安全又節(jié)能的效果。

3.4 彈性回?zé)峒夹g(shù)

SCR裝置布置在省煤器和空預(yù)器之間，為了保證SCR裝置的進(jìn)口溫度，通過提高給水溫度，從而降低了給水在省煤器中的吸熱量。為了滿足低負(fù)荷SCR裝置投運(yùn)，利用機(jī)組大修的機(jī)會(huì)，完成了降低SCR裝置最低負(fù)荷的技改項(xiàng)目。項(xiàng)目利用可調(diào)式給水恒溫回?zé)嵯盗屑夹g(shù)，在高壓缸處選擇一個(gè)合適的抽汽點(diǎn)（高壓缸第五級(jí)），并增加一個(gè)抽汽可調(diào)式的專用高壓給水加熱器（0號(hào)高加）及相應(yīng)的調(diào)節(jié)閥及熱力系統(tǒng)等。在負(fù)荷降低時(shí)，原一級(jí)抽汽壓力相應(yīng)下降，出口給水溫度也下降的情況下，通過0級(jí)抽汽調(diào)節(jié)門可控制0號(hào)加熱器的入口蒸汽壓力基本不變，從而提高給水溫度。這種方法的特征是負(fù)荷越低，抽汽量越大，進(jìn)而可提高機(jī)組低負(fù)荷工況運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，適應(yīng)機(jī)組的調(diào)峰運(yùn)行。低負(fù)荷時(shí)，給水溫度基本不變使省煤器的排煙溫度隨負(fù)荷的下降趨勢(shì)大為減緩，即使在30%負(fù)荷下也能確保SCR裝置可靠工作。

3.5 彈性回?zé)峒夹g(shù)優(yōu)點(diǎn)

（1）50%負(fù)荷以上，能提高鍋爐給水溫度約40℃，提高排煙溫度20℃。50%負(fù)荷以下時(shí)，為了防止省煤器汽化，0抽壓力逐漸降低，保證省煤器進(jìn)口有一定的過冷度。

（2）節(jié)能、環(huán)保達(dá)到統(tǒng)一。低負(fù)荷時(shí)，增加了汽輪機(jī)抽汽量，提高了熱力系統(tǒng)的循環(huán)效率。根據(jù)西門子耗差計(jì)算，50豫負(fù)荷工況下，可降低汽輪機(jī)熱耗57 kJ/kW，提高了汽輪機(jī)循環(huán)熱效率，降低煤耗約2.18g/（kW·h）。由于抽汽加熱導(dǎo)致的排煙溫度上升，可通過增加的低溫省煤器進(jìn)行回收，避免排煙損失增加。

4 總結(jié)

近年來由于電力市場(chǎng)改革，機(jī)組深度調(diào)峰將是常態(tài)，為了能夠在低負(fù)荷時(shí)保證環(huán)保參數(shù)正常，公司通過技術(shù)改造，2臺(tái)1000 MW機(jī)組增加了2#和 4#換熱器，3#換熱器、0#高加、低溫省煤器等，打破了傳統(tǒng)的回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)，通過熱水、抽汽加熱一、二次風(fēng)，從而提高了SCR入口溫度，保證在低負(fù)荷時(shí)SCR系統(tǒng)運(yùn)行正常。同時(shí)，由于回?zé)岢槠吭黾?，汽輪機(jī)排汽損失降低，機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性大大提高。