【案例】百万超超临界锅炉脱硝改造存在技术难题及处理

北极星环保网讯:摘要：为了减少污染物NOX对环境影响，提供清洁能源，建设绿色环保电厂，国家要求燃煤电厂必须加装烟气脱硝装置以降低烟气中NOX排放。由于脱硝装置在我国刚刚起步，引进消化国外技术深度不够，还存在一些问题，因此需要我们根据现场设计、设备情况、安装调试方法，对采用尿素制氮为还应剂的脱硝工艺的施工、调试工进行了探索。

一、脱硝工程系统简介

1.1、整体布置

锅炉烟气脱硝改造工程包括：烟气系统、SCR反应系统、尿素储存系统、尿素制氨及稀释喷射系统、吹灰系统等。

1.2、 烟气系统

烟气系统是指从锅炉省煤器出口引至SCR反应器本体入口、SCR反应器本体出口至回转式空预器入口之间的连接烟道、以及反应器旁路烟道。其物流流向如下：

原烟气：来自锅炉省煤器的未脱硝烟气→原烟气挡板→SCR系统入口→涡流混合器→整流装置→催化剂层。

净烟气：催化剂层→净烟气挡板→SCR反应器出口。

1.3、 SCR反应器

每台锅炉配置2台SCR反应器，反应器断面尺寸15.69×14.1m，高约22m。反应器设计成烟气竖直向下流动。

1.4 、SCR脱硝反应原理

当混合良好的烟气和氨进入反应器本体后，在催化剂的催化作用下烟气中的NOx与氨进行还原反应，生成N2和H2O。

1.5 、催化剂

反应器内催化剂层按照“2+1”模式设计。催化剂的型式采用蜂窝状。催化剂设计将考虑燃料中含有的任何微量元素可能导致的催化剂中毒。

1.6、 尿素溶解液稀释和热风混合喷射系统

本工程采用涡流混合系统。在热解炉中，尿素混合液同360℃热一次风混合，产生反应成氨水，氨水经热解炉出口母管送入脱硝涡流混合器各分支管，在各分支管设手动调节阀，启动时调整各调节阀开度，使各分支流量均衡后，可不再调整。分支管的混合气体喷入位于烟道内的涡流混合器处。

二、工程设计、施工、调试技术特点、难点及应对措施

2.1  钢结构对接存在错口现象：

脱硝钢结构设计为全焊接式，钢结构之间用螺栓进行临时定位连接。由于工期紧张，钢结构大部分在地面进行组拼并焊接成一榀，高空整榀进行吊装。所以在地面组拼要控制准确，否则临空进行二次调整调整的余量不是很大。在调整过程中柱与梁、斜撑对接出现上下或左右错口情况，主要是整榀钢结构在进行运输过程造成变形，因此安装柱间梁时出现左右错口。

2.2 散片烟道高空就位，烟道钢板变形很严重

脱硝入口烟道垂直段钢板变形相当严重：百万机组锅炉脱硝烟道均为大型烟道(一般尺寸15×4.5m，重的约18.2t)，  因为受厂区道路运输和锅炉相邻设备布置空间限制，  烟道在在地面制作好后，必须进行切割分为四片才能吊装运输，容易造成变形量大，造成组装困难，影响工期和质量，考虑到上述情况，脱硝烟道制作时对方案进行了更改，将烟道分段位置的外部加固板，在制作过程中直接焊接在烟道上，高空中跟烟道对口，这样一来增加了烟道接口位置的强度，不容易产生变形，并且一定要在外部加固筋板完成后的情况下进行对接。

2.3 吊机布置困难

脱硝布置在锅炉送风机正上方，左右有相邻机组、大型设备和综合管架，靠电除尘侧只有一条运输通道，若吊机停靠在通道上将直接影响设备运输;另脱硝大件设备较多，钢结构、烟道、挡板门等设备尺寸大且重量都在15t以上，就位高度都在25～65米层之间，玉环电厂百万机组的中部烟道水泥支架跨度为84米。加上在#2～#3机组之间有输煤栈桥阻隔。再加上运行机组，改造期间必须确保机组稳定运行，如可在吊装工作量大、吊装物超大、吊机回转空间小、施工场地小、工期紧，是本工程的施工重点中的重点，施工时犹如螺丝壳里做道场样。

2.4 老烟道拆除难度大

脱硝改造中省煤器至空预器之间的老烟道需拆除，换装成新烟道。需拆除的老烟道在锅炉钢结构内部，吊机不能直接吊出，只能通过手拉葫芦接钩吊出，且重量不能太大，否则手拉葫芦存在拉暴的危险。保证老烟道在7天内的安全拆除是本工程难点之一。经对比和论证，确定为保证手拉葫芦在安全使用范围内，烟道均割成单片吊出。单片移至锅炉钢结构外部后，再用大型吊机吊至地面。

2.5 解决南方潮湿环境中尿素颗粒储仓内易尿素结块问题

尿素颗粒属于吸潮物品，应该宜储存在干燥阴凉的环境中。由于玉环电厂所处地理位置特殊--南方海边，环境潮湿多雨，有环境中相对湿度很高的情况发生，尿素颗粒在环境温度35℃、空气相对湿度70%时，就会发生吸湿。每当电厂内环境温度、湿度加大的时候，尿素颗粒就吸湿潮解并结块，造成尿素颗粒储仓堵塞，严重影响脱硝设备正常运行，根据上述现象，我们进行了技术论证。并进行技术改造.

a、虽然尿素颗粒储仓是相对密闭，但空间太大，在非满仓的情况下，潮湿空气也会使尿素吸湿潮解并结块，通过改造降低尿素储存仓容量。来减少潮湿空气同尿素的接触来防止潮解。

b、对尿素颗粒储仓外壁进行保温，防止仓壁结露而引起潮解。

c、减少储仓、中间仓、斗提等设备动静部分的安装间隙，加强各设备的密封，杜绝中漏雨、漏水及潮湿空气进入。减少潮解。

d、尿素颗粒储存时，应在任何情况下使仓内相对湿度小于70%，当环境湿度相对大时，向储仓内通入净化干燥压缩空气，来控制储藏内空气湿度，防止潮解

e、改变尿素输送方法，由提升机输送尿素改为气体输送尿素。

2.6 如何保证催化剂活性

脱硝反应器的核心是脱硝催化剂。它分为蜂窝式和板式两种结构类型，在它的内表面上分布着由TiO2、WO3或V2O5等组成的活性中心。随着脱硝装置的运行，催化剂会逐渐老化。引起老化的原因主要有：活性中心中毒;活性中心中和;活性成分晶型的改变;以及催化剂的腐蚀、磨损、通道与微孔的堵塞等。因而安装过程中必须保证催化剂通道不会短路，催化剂设备不被破坏和污染。处理方法：安装过程中搭设安全通道，吊装时催化剂进行密封，采用白布包裹封闭防止微粒掉入，同时各催化剂模块的组合间隙必须控制在较小范围，大型反应器的组合间隙控制，和防变形是一项工艺难题，也是本工程的亮点之一，其组合间隙的控制好坏将影响脱硝效率80%能否达到、氨逃逸不大。

2.7、热风电加热获得尿素热解

在国内脱硝中首次采用热风并经电加热的尿素热解新工艺，主要由下列设备组成为：尿素热解炉、热风电加热装置、电加热控制方式、热一次风获取途径。工艺流程为：由火电厂的热一次风提供约300℃的热风由电加热装置加热至350-600℃的热解风在热解炉中热解尿素。该工艺使尿素热解炉不需要设置燃烧室，使得尿素热解炉内部结构大为简化;尿素热解所需要的温度由热一次风经过电加热装置的加热达到所需温度值。

三、 结束语

华能玉环电厂#1-#4百万千瓦超超临界燃煤机组锅炉烟气脱硝改造工程，是国内乃至世界最大规模的烟气脱硝技改工程，也是各发电集团积极响应国家节能减排政策的体现。该烟气脱硝工程改造后，每年的氮氧化物件排量可以减少25796吨，进一步消减氮氧化物的排放量，降低酸雨以及臭氧为主的污染物的生成，环境效益十分显著，对提高区域的环境质量具有积极作用。

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