660MW超超临界机组SCR脱硝系统对锅炉运行影响

李晋原 王鹏

摘要：当前根据我国环境保护的要求，国内各大燃煤电厂的锅炉为控制锅炉燃烧生成的烟气中的氮氧化物，防止其排入大气污染环境，均进行改造安装了技术成熟且运行稳定利用催化还原原理设计的SCR脱硝装置，SCR脱硝装置改造安装后对锅炉的安全和经济的运行产生了较多的影响，目前超超临界锅炉在进行脱硝改造后对锅炉运行的经验还不太成熟和丰富，文章以大唐信阳华豫电厂的烟气脱硝工程为例，分析和讨论了SCR脱硝装置的加装对超超临界锅炉系统的影响，为保证锅炉安全运行提出了相应的防范措施。

关键词：660MW;超超临界机组;SCR脱硝系统;锅炉运行;影响

1机组概况

我厂机组超超临界变压运行、一次中间再热带内置式启动旁路系统的本生直流锅炉，锅炉结构是单炉膛、尾部烟道为双烟道结构、前后墙对冲燃烧方式。锅炉采用中速磨煤机一次风正压直吹式系统，每台炉配6台中速磨煤机。B-MCR工况燃烧设计煤种时，5运1备，煤粉细度R90=16%，煤粉均匀性系数为1.05。每台磨煤机为一层6台燃烧器供应气粉混合物。锅炉前、后墙各布置3层DBC-OPCC-Ⅰ型燃烧器，每层6只，共计36只燃烧器（后墙最下层F层为小油枪燃烧器）。每台炉各安装两台三分仓容克式空气预热器，后期安装SCR脱硝装置，脱硝装置采用尿素热解产生氨气制备还原剂，选择性催化还原法（SCR）的烟气脱硝工艺，尿素在热解炉中热解成氨气还原剂与热一次风混成空气/氨气混合气体喷入烟道内与烟气充分混合，流入催化反应器，当达到反应温度且与氨气充分混合的烟气气流流经SCR反应器的催化层时，氨气与NOX发生催化还原反应，将NOX还原为无害的N2和H2O，每台脱硝装置的烟气处理能力为相应锅炉ECR工况时的100%烟气量，脱硝装置入口NOX含量≤450mg/Nm3时，保证脱硝效率≥80%;NOX排放浓度不超过100mg/Nm3，能在国家排放标准下稳定运行，但是SCR脱硝装置安装后对我厂两台超超临界锅炉的安全和经济运行均产生了较大的影响。

2SCR脱硝装置安装后对我厂超超臨界锅炉安全和经济运行的影响分析

2.1增加了风烟系统阻力

SCR装置安装后锅炉风烟系统增加了风烟系统烟道阻力、SCR反应器的阻力和因为氨逃逸导致生成的硫酸氢氨沉积在空预器及催化剂而增加的阻力。我厂锅炉风烟系统在安装脱硝装置前50%负荷330MW至额定负荷660MW整个风烟阻力范围是2000～3000Pa，而安装后SCR反应器的阻力有500Pa，空预器又增加了200Pa左右的阻力，这样就可以看出SCR装置对风烟系统的阻力特性起到比较大的作用。

2.2降低了锅炉的热效率

（1）我厂SCR脱硝装置的反应器和其连接烟道布置在锅炉省煤器和空预器之间，增加了尾部烟道的散热面积，进而增大了锅炉的散热损失，烟气经过脱硝反应器后烟温降低了5℃左右，降低了锅炉的热效率。（2）氨逃逸生成的硫酸氢氨沉积在空预器上并与空预器烟气中的灰尘粘合引起空预器换热元件的堵塞，导致空预器换热效率下降出口排烟温度升高，锅炉热效率下降。（3）省煤器出口烟气通过SCR装置后压降增加了500Pa左右，SCR装置投运半年后因硫酸氢氨引起的空预器堵塞，烟气通过空预器又增加阻力500Pa左右，A、B引风机出力增大电流均增加30A，导致空预器风烟侧压差增大，空预器漏风率增大，降低了锅炉热效率。

2.3堵塞并腐蚀空预器

安装脱硝装置后，由于氨与NOx的不完全反应导致的氨逃逸生成硫酸氢氨不仅会与烟气中的灰尘粘合沉积在空预器上堵塞空预器，而且硫酸氢氨还有腐蚀性会对空预器低温段产生低温腐蚀。

另外，锅炉排放的烟气中含有一定量的水分，同时氨气和NOx反应产物为氮气和水，当入炉煤硫份较高时，锅炉燃烧的烟气中含有较高的SO3，因为烟气中如果含有0.005%的SO3可提高烟气的露点至150℃往上，这时会有硫酸溶液凝结在空预器的冷端产生低温腐蚀。

防止空预器堵塞应采取以下措施：（1）加强省煤器输灰系统综合治理，防止大量的灰尘进入空预器与硫酸氢铵粘合导致空预器积灰堵塞。（2）提高空预器吹灰次数，严格控制吹灰参数，运行每班均要对空预期冷、热端各进行吹灰，控制吹灰参数，吹灰前应充分暖管，吹灰停止期间要关闭吹灰电动门，打开疏水门。（3）严格控制脱硝出口氨逃逸率，氨逃逸率不允许超过3ppm。（4）控制机组负荷，提高负荷可以使排烟温度得到适当的上升，另外冬天应及时投运二次风暖风器以提高排烟温度，可有效降低空预器低温区露点温度以下腐蚀情况的程度。（5）启动和运行中加强对燃油控制，优化制粉系统的启动条件，尽量使用热值高、挥发份较高的煤种，同时提高一二次风温，以减少启动初期大量不完全燃烧产物的生成，从而抑止空预器堵灰的发生。（6）降低入炉煤硫份，控制入炉煤硫份尽量在锅炉设计值以下，降低烟气酸露点温度，减少NH4HSO4生成，减少空预器的腐蚀及堵塞。

2.4降低了锅炉低负荷燃烧的稳定性

脱硝装置安装投运后增大了风烟系统的阻力，增设SCR装置后，当出现锅炉负荷变动等情况时，风机将产生比未安装SCR装置多（△P2-△P1）的压力波动。而且随着锅炉运行时间的增加，硫酸氢氨和灰尘粘附在空预器上导致空预器堵塞，引起空预器阻力逐渐增大，使引风机出力逐渐增大，导致锅炉在低负荷及燃烧不稳定时负压波动范围增大。

锅炉低负荷运行时炉膛温度较低，煤粉着火不稳定，一旦发生断煤、锅炉掉焦等扰动时锅炉容易发生灭火，我厂#4炉在增设SCR装置连续运行一年后，在50%负荷工况下炉膛负压波动增大至±400Pa，锅炉燃烧不稳，需对空预器进行连续吹灰可降低负压波动范围在±250Pa。

2.5增大了锅炉内爆的可能性

当锅炉因风烟系统风机、空预器跳闸或人员误操作以及锅炉灭火等原因导致炉膛负压突降时，炉膛或锅炉烟道系统从外向内的压力差突增引起炉膛或烟道压塌变形的事故叫锅炉内爆。

锅炉装设SCR系统后，在一次灭火时因为锅炉内爆导致了电除尘内部及出口喇叭严重损坏，原因是空预器堵塞差压增大，导致机组高负荷运行时，引风机入口负压一直保持较高负压，当时引风机入口负压在-6000PA以上（引风机入口烟道设计压力为±5800Pa），此时遇到炉膛灭火，炉膛内负压急剧下降，在炉膛负压和引风机入口负压的叠加之下，引风机入口段烟道承受负压远大于设计瞬爆压力值，造成烟道薄弱之处承受力过大损坏，电除尘出口的槽板、框架，极板，极线受到严重的撞击，遭受严重破坏。

3结束语

SCR脱硝装置安装后对锅炉的安全和经济的运行产生了较多不利的影响，我们在脱硝装置设计时，就需要充分考虑其对锅炉运行的影响，确保设计满足安全的规范，并尽可能地减少经济性的降低。文章以大唐信阳华豫电厂的烟气脱硝工程为例，分析和讨论了SCR脱硝装置的加装对超超临界锅炉系统的影响，并提出了相应的运行防范措施和解决这些问题的有效途径。