1、主要影響
1.1鍋爐熱量損失增大
安裝SCR脫硝系統后,鍋爐的熱量損失主要是煙氣通過(guò)脫硝系統后煙溫會(huì )降低6℃左右,對鍋爐效率將會(huì )產(chǎn)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(huán)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,極易粘附于空預器換熱面上,使空預器換熱元件臟污,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(fēng)率增大
煙氣通過(guò)SCR脫硝系統以后的壓降將增加500Pa左右,為了使爐膛內部壓力平衡,吸風(fēng)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(fēng)/煙壓差增大,導致空預器漏風(fēng)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(zhù)運行時(shí)間的增長(cháng),催化劑堵塞程度也越嚴重,將導致吸風(fēng)機的電耗增加?,F在設計的SCR脫硝系統均不設計旁路系統,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(lái)說(shuō)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(huì )在空預器的低溫段產(chǎn)生低溫腐蝕,同時(shí)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(guò)設計值時(shí)將會(huì )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(fēng)機電耗增加、一次風(fēng)機母管壓力波動(dòng)大等情況。另外,燃用高硫煤時(shí),煙氣中SO3含量較高,只要煙氣中有0.005%的SO3,煙氣的露點(diǎn)即可提高到150℃以上。同時(shí)氨氣和NOx反應產(chǎn)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(guān)系,但影響脫硝催化劑積灰的因素還與省煤器輸灰系統運行情況、脫硝裝置所安裝的吹灰器有關(guān)。省煤器輸灰系統不能正常工作,將會(huì )使大量的灰塵帶入脫硝上層催化劑,即便加強脫硝系統吹灰仍不能避免蜂窩狀催化劑的堵塞。
用于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(shí)效果較為明顯,并能徹底吹除邊角的積灰,但灰量較大時(shí)耙式蒸汽吹灰器能起到很好的作用。當在投入蒸汽吹灰時(shí),一定要充分的疏水,否則會(huì )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(xiàn)機翼型并盡可能偏向于爐前方向,這樣可有效改善煙氣分布流場(chǎng),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、控制手段
2.1空預器傳熱元件及沖洗改造
安裝SCR脫硝工藝的空預器在防止低溫段腐蝕、積灰堵塞和清洗方面需要進(jìn)行特殊設計,為防止由于空預器臟污使傳熱效果降低,或空預器堵塞導致被迫停爐事件的發(fā)生,空預器低溫段傳熱元件應采用搪瓷表面傳熱元件。
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定性好,耐磨損,使用壽命長(cháng)。為避免鍋爐運行期間由于出現空預器嚴重堵塞而被迫停爐事件的發(fā)生,在空預器吹灰器選型時(shí)不妨可以考慮采用雙介質(zhì)吹灰器(蒸汽和水),實(shí)現對空預器在線(xiàn)水沖洗。
正常運行時(shí)采用蒸汽定期吹灰,空預器堵塞嚴重時(shí)采用高壓水沖洗。如果空預器傳熱元件由于未采用搪瓷材質(zhì),在SCR脫硝系統投入半年時(shí)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(jìn)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(jìn)行沖洗和維護
SCR脫硝系統在運行過(guò)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(fā)現煙道阻力增大時(shí),及時(shí)對催化劑進(jìn)行清理,發(fā)現空預器進(jìn)、出口差壓增大,應及時(shí)水沖洗。要想從根本解決麻煩可更換為搪瓷空預器。
2.3控制氨逃逸率
為減少脫硝裝置運行時(shí)對鍋爐的影響,控制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(guān)。對于實(shí)際運行的火電機組,鍋爐煙氣中SO3及水的含量無(wú)法控制。因此,必須嚴格控制氨的逃逸率。
2.3.1嚴格控制氨的噴入量
防止氨氣過(guò)量而造成氨逃逸超標,正常情況下應控制氨逃逸率不超過(guò)3ppm。據統計,目前絕大部門(mén)火電廠(chǎng)SCR脫硝系統氨逃逸率表計顯示不準,基本上沒(méi)有正常投入,因此,對氨逃逸率的控制造成很大的難度。
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(shí)間后,催化劑活性會(huì )逐漸衰減,脫硝效率將會(huì )降低,氨逃逸率將會(huì )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(mǎn)足國家環(huán)保排放要求時(shí),為確保鍋爐的安全運行,就必須對催化劑進(jìn)行清洗或安裝備用層催化劑。
2.3.3加強空預器進(jìn)、出口差壓的監視
發(fā)現空預器進(jìn)、出口差壓增大時(shí),及時(shí)減少?lài)姲绷?,增加空預器低溫段的吹灰次數。
3、結束語(yǔ)
采用SCR脫硝裝置,對鍋爐尾部受熱面(主要是空預器)的臟污、堵塞和腐蝕可通過(guò)限制氨逃逸量及催化劑的SO2/SO3氧化率加以控制;對鍋爐熱效率的影響可通過(guò)減少煙道長(cháng)度從而減少散熱面積加以控制;對引風(fēng)機的影響(即鍋爐煙氣阻力的增加)可通過(guò)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(cháng)度等加以控制。對于在役電廠(chǎng)鍋爐,后兩者的控制措施在很大程度上受現有設備空間和場(chǎng)地條件的限制。在進(jìn)行脫硝裝置設計時(shí),必須充分考慮該裝置對鍋爐運行的影響,并應進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟評價(jià),以保證鍋爐安全經(jīng)濟運行。