火电厂锅炉脱硝系统安全经济运行探讨
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摘要： 本文详细分析了漳泽发电分公司EЛ-670-13.8-545KT型锅炉烟气脱硝投运后液氨消耗量大，烟气出入口NOX含量控制较差的原因，对运行管理方面的经验进行了总结，并找出了锅炉脱硝系统安全经济运行的实际运行措施，为同类型锅炉脱硝系统安全经济运行提供了参考依据。
关键词： 脱硝系统；安全；经济；运行
中图分类号：TK22 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）24-0046-02
1 概述
漳泽发电分公司670t/h锅炉是由原苏联“塔干洛格”制造厂生产的ΕЛ-670-13.8-545KT型单汽包、自然循环、双炉膛、固态排渣煤粉锅炉。锅炉受热面呈T型布置，炉膛为矩形。被沿高度方向布置在炉膛中间的光管双面水冷壁分成前、后两个炉膛。炉膛左右两个下行烟道与锅炉左右两侧的过渡烟道相连接，形成T型。根据国家环保“十二五”规划火电厂节能减排要求，本公司对机组进行了设备改造，增加了脱硝系统。脱硝系统采取选择性催化还原（Selective catalytic reduction，以下简称SCR）法来达到去除烟气中NOX的目的。设计脱硝处理能力在锅炉最大工况下脱硝效率不小于85%，脱硝装置可用率不小于98%。SCR反应器分甲侧反应器和乙侧反应器，采用高灰型工艺布置（即反应器布置在锅炉省煤器与空预器之间），烟气经锅炉省煤器后引出进入SCR脱硝反应器，再经过管式空预器，进入除尘器系统。气氨在SCR脱硝反应器中催化剂的作用下与烟气中NOX进行反应，生成无害的氮气和水，从而达到降低排烟中NOX含量的目的。脱硝还原剂采用99.6%液氨通过气化处理后转换为气氨。催化剂采用蜂窝式按2+1层设计，目前设计三层催化剂，其中一层为预留层，为防止催化剂积灰，每层催化剂设置3台声波吹灰器及两台蒸汽吹灰器。SCR技术是还原剂（NH3）在催化剂作用下，选择性地与NOX反应生成N2和H2O，而不是被O2所氧化，故称为“选择性”。主要反应如下：
4NH3+4NO+O24N2+6H2O
4NH3+2NO2+O23N2+6H2O
其反应产物为对环境无害的水和氮气，但只有在800℃以上的条件下才具备足够的反应速度，工业应用时须安装相关反应的催化剂，在催化剂的作用下其反应温度降至300-400℃左右，锅炉省煤器后温度正好处于这一范围内，这为锅炉脱硝提供了有利条件。SCR（脱硝系统）催化剂的工作温度是有一定范围的，温度过高（>450℃）时催化剂会加速老化；当温度在低于300℃以下时，在同一催化剂的作用下，另一副反应也会发生。
2SO2+O22SO3
NH3+H2O+SO3NH4HSO4
即生成氨盐，该物质粘性大，易粘结在催化剂和锅炉尾部的受热面上，影响锅炉系统的正常运行。
2 脱硝系统运行状况
由于脱硝系统SCR反应器安装在省煤器和空预器之间属于高尘布置，烟气中灰尘含量大，加之进行配煤掺烧，煤质较设计煤种偏差较大，烟尘量进一步增加，为运行调整增加了难以预见的变化。
负荷在150MW以下时，脱硝入口烟气温度易低于316℃，由于监视调整不及时，引起联关快关阀停止喷氨，影响了脱硝投运率。
氨区气氨蒸发槽蒸汽压力不稳定；气氨调整门自动跟踪差，引起气氨压力波动大，经常出现脱硝系统参数偏离设计值现象发生，使得脱硝出口NOX含量远远低于国家标准，使得气氨消耗量增大，增加了脱硝运行的费用，降低了运行经济性。
3 原因分析
气氨流量波动是由于供氨压力不稳定加之调门特性差造成；液氨消耗量大，主要原因为SCR区气氨调整采用手动控制，造成气氨用量或大或小控制不合理，脱硝出口NOX含量低于国家标准和脱硝入口NOX含量较高造成的（设计脱硝入口NOX含量为650mg/Nm3，实际运行值为750～800 mg/Nm3）。
氨区气氨蒸发槽蒸汽压力不稳定是由于氨区气氨蒸发槽蒸汽压力来自机组高缸排汽，压力、温度随机组负荷变化而变化，蒸汽管道上加装的压力自调阀不能满足压力自调要求，致使气氨蒸发槽蒸汽调门跟踪不及时，气氨蒸发槽蒸汽温度不能满足运行要求。
4 实施对策
4.1 解决气氨蒸发槽蒸汽压力不稳定 氨区气氨蒸发槽蒸汽压力来自机组高缸排汽，压力、温度随机组负荷变化较大，加之氨区供汽母管采用的是压力自开调节阀，蒸汽压力越高调节阀开的越大。经过选型改造为压力自关调节阀后，压力可稳定在0.4MPa左右，为气氨蒸发槽保证了可靠稳定的蒸汽压力，保证了气氨蒸发槽的稳定运行。
4.2 解决气氨流量波动问题 首先对气氨蒸发槽蒸汽调门和气氨调门进行解体检查和更换，确保调门线性正常，再对自动调节装置进行调整，由原来的根据蒸发槽出口压力调节改为根据气氨蒸发槽气氨压力及蒸汽温度同时调整，从而保证了气氨压力的稳定。
4.3 解决SCR区气氨调整门自动问题 确保SCR区气氨调整门线性正常，气氨调整门投入自动，实现微调、细调，从而达到稳定SCR区气氨流量的目的。
4.4 SCR反应器吹灰系统正常投运 为防止SCR反应器催化剂表面积灰堵塞降低其性能，设置有蒸汽吹灰和声波吹灰系统。声波吹灰器是采用仪用压缩空气做为动力源，利用金属膜片在压缩空气的作用下产生声波，高响度声波能引起粉尘共振而处于游离状态，防止灰尘粘合、累积在催化剂和SCR反应器内的其它表面上，并对积灰产生高加速度剥离作用和振动疲劳破碎作用，积灰产生松动而落下，接着这些粉尘颗粒被气流和重力清除出这些设备表面并被带出系统。
4.5 优化燃烧调整 低氮燃烧器改造后的燃烧调整在确保锅炉燃烧稳定、完全，锅炉排烟温度稳定，减温水、事故喷水用量尽可能小的前提下，适当控制二次风旋流叶片、燃尽风开度，燃尽风根据氧量情况控制氧量在4.0%，入炉煤热值较高时，给粉机转速相对较低，双制粉系统运行时，选择停运上层给粉机并关小其一、二次风门来控制氮氧化物排放数值。
4.6 强化运行管理 将脱硝系统参数出入口烟气NOx含量及氨气消耗量纳入小指标竞赛，并进行奖惩；及时对脱硝系统各数据进行分析和对比，及时提出针对性的运行调整方案；运行人员定期及不定期对脱硝系统气氨泄漏情况进行检查，确保氨逃逸率小于3ppm，发现问题及时处理，以减少不必要的气氨消耗；对于脱硝系统的检修工作提高监护级别，防止不安全事件的发生。
5 实施效果
采取以上各措施后，脱硝入口NOx烟气含量由原来的750mg/Nm3下降至650mg/Nm3，脱硝的液氨消耗量（单台机运行）由原来165kg/h下降至82kg/h，每小时减少了83kg，日减少1992kg，月减少47808kg，约48吨，降低了脱硝费用，大幅提高了脱硝投运率和机组运行的经济性。
通过我们不断的摸索、研究，根据现场实际情况对脱硝系统进行运行优化，从而保证了脱硝系统在现有状态下安全运行并减少了液氨消耗量，通过提高脱硝系统运行的安全性、经济性从而提高了机组运行的安全性和经济性。
参考文献：
[1]燃煤电厂烟气脱硝设备及运行.机械工业出版社，2011.
[2]黄重德.火电企业脱硝技术改造展望[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2013（06）.
[3]酒大雷.脱硝改造工程结构专业若干共性问题[J].价值工程，2014（06）.