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关于SCR脱硝系统低负荷运行技术改造方案探讨

北极星环保网来源:能源与节能2016/12/20 9:53:12我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:脱硝技术 SCR 烟气脱硝

北极星环保网讯:目前国内应用最多也最为成熟的烟气脱硝技术是选择性催化还原(SCR)技术,福建大唐国际宁德发电有限责任公司一期4号600MW超临界直流锅炉就采用了此种技术,在省煤器出口和空预器之间安装SCR烟气脱硝装置,通过将NH3作为还原剂喷入烟气中,使其与烟气中的NOx发生还原反应,生成N2和H2O,从而达到脱除NOx的目的。

但国内燃煤机组都参与调峰,经常低负荷运行,脱硝入口烟气温度随之降低,使催化剂活性降低,NH3逃逸率加大,生成NH4HSO4,导致空预器堵塞,甚至造成催化剂不可逆转的失活。因此,该厂要求SCR脱硝装置最低喷氨温度要大于302℃,而该厂4号锅炉在380MW以下负荷时,SCR脱硝系统就有可能会退出运行,难以满足国家日益严格的环保要求。因此,对锅炉进行SCR低负荷运行技术改造非常迫切和必要。

1、SCR脱硝装置低负荷运行改造技术

要实现SCR脱硝装置低负荷下的投运,技术改造路线有两个:a)让催化剂适应锅炉烟温,采用低温催化剂替代现有催化剂;b)让锅炉烟温适应催化剂,改造锅炉省煤器及烟风系统等。

然而目前国内烟气低温SCR催化技术尚不成熟,还停留在实验室小试阶段,没有进行工程应用,因此目前只能采用第二种技术路线,提高脱硝装置SCR入口处烟气温度,主要有以下四种改造方案,即:设置省煤器烟气旁路、设置省煤器给水旁路、省煤器分级改造、回热抽汽补充给水加热改造。

2几种技术改造方案对比分析

2.1设置省煤器烟气旁路

该方案是在锅炉省煤器入口处的烟道上开孔,抽取部分较高温烟气至SCR接口处(为提高混合效果,也可在尾部后烟道低温过热器管屏中、下层之间抽高温烟气),设置烟气挡板,增加部分钢结构和支吊架。在低负荷时,通过抽取较高温烟气与省煤器出口的烟气混合[2],使低负荷时脱硝入口烟温达到302℃以上。

旁路烟道上需要加装膨胀节、电动关断挡板、调节挡板进行调节烟气流量及温度。

优点:系统简单,投资成本相对较低,实施简单,增加设备较少。通过调节挡板调节烟气流量可使催化剂工作于最佳反应温度范围。

缺点:

a)由于烟气从省煤器旁路流走,不能给给水加热,使空预器排烟温度上升,必然会降低锅炉热效率(0.5%~1%),增加煤耗,影响锅炉经济性;

b)省煤器旁路烟气挡板经长期高温运行可能造成积灰、卡涩,打不开或关不下去,且挡板在高温下极易发生变形,产生内漏,安全可靠性较差,影响系统稳定运行;

c)如旁路烟气挡板的密封性能变差,内漏较大,或挡板开启后无法关闭,在高负荷时有部分高温烟气从旁路烟道泄露,直接进入SCR装置,可能会使省煤器出口烟温达到400℃以上,从而使催化剂烧结开始发生,且烧结过程是不可逆,对催化剂带来致命破坏;

d)由于在省煤器入口设置抽烟气口,将会对后面整个流场带来影响,省煤器换热可能会出现较大偏差,同时,高温烟气被旁路掉,导致省煤器吸热不足,可能对整个汽水系统热量分配带来较大不利影响,对锅炉性能及热平衡均有一定影响;

e)由于设置了烟气旁路,扰乱了进入SCR脱硝系统的烟气流场,对SCR脱硝系统运行造成一定干扰,降低总的脱硝效率。

2.2设置省煤器给水旁路

该方案是在锅炉省煤器入口集箱之前设置给水旁路管道,并在管道上设置调节阀,通过将部分给水旁路,直接引至省煤器出口集箱,减少流经省煤器的给水量,从而减少省煤器从烟气中吸收的热量,以达到提高省煤器出口烟温的目的。

优点:改造相对简单,投资成本相对较低。

缺点:a)由于给水换热系数远远小于烟气换热系数,为烟气换热系数的1/83,通过给水旁路的调节,进入SCR反应器的烟气温度虽有一定提升,但提升幅度较小,效果不明显,要明显差于省煤器烟气旁路,对于需调节烟温温度较低(10℃以内)的情况可适当考虑本方案;

b)由于部分给水被旁路,进入省煤器的给水量减少,导致省煤器出口给水温度升高,机组负荷低时需旁路的给水量很大,省煤器中介质可能会发生超温现象,造成省煤器出口处给水汽化,烧坏省煤器,威胁机组安全运行。另外,旁路量不太大时也有可能发生汽水两相混合不均情况;c)省煤器给水旁路势必导致给水换热效果降低,排烟热损失增加,锅炉热效率降低约0.5%~1.5%,影响机组运行经济性,且一定程度改变了运行控制方式,增大了运行操作和调整工作量。

延伸阅读:

深度分析火电灵活性改造形势下的低负荷脱硝技术选择

河源电厂SCR脱硝系统在低负荷工况下的运行与调整

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