提高SCR脱硝装置负荷适应性的可行性分析

如果长期不在低负荷运行，也就是挡板门处于常闭状态，可能会导致积灰、卡涩打不开，而在不需要打开的时候，却无法密封，总之，性能非常不稳定。

对锅炉效率的影响上：从表2.1可见，在满足SCR入口烟气温度的工况下，锅炉排烟温度达到126℃，相比原设计排烟温度103℃，提高了23℃，锅炉的热效率将会降低约1.2%对机组的经济性影响较为明显。

2.2.3 设置省煤器水旁路方案

改造效果上：从表2.2可以看出，在350MW负荷时，旁路掉50%的给水流量，可以使省煤器出口烟温提高23℃，此时，SCR进口的烟气温度才刚刚达到317℃，没有达到320℃的目标。

安全可靠性上：在旁路掉50%的情况下，低过侧省煤器出口水温为316℃，仅比该工况饱和温度321℃低5℃，没有足够的过冷度，省煤器在运行过程中将会出现汽蚀，严重威胁省煤器的安全运行。

对锅炉效率的影响上：本方案也导致排烟温度升高约23℃，影响机组经济性(热效率可能降低1.2%)。并且，对电厂的运行控制方式带来一定的改变——旁路流量的调节、疏水系统的切换等。

2.2.4 热水再循环方案

改造效果上：由省煤器水旁路方案可知，此方案为其升级版，可以进一步提高省煤器出口烟气温度。但是在350MW,保证省煤器出口烟温满足脱硝投运要求的前提下，省煤器出口温度无法保证不发生汽蚀的安全裕度。也就是说，该方案也无法满足项目要求。

安全可靠性上：如采用此方案，省煤器出口的介质温度将比省煤器水旁路方案更高，如果达到脱硝烟温的要求，省煤器出口将将达到该工况饱和温度321℃，没有足够的过冷度，省煤器在运行过程中将会出现汽蚀，严重威胁省煤器的安全运行。

对锅炉效率的影响上：本方案也导致排烟温度升高，影响机组经济性(热效率可能降低1.2%)。并且，对电厂的运行控制方式带来一定的改变——旁路流量的调节、再循环水量的调节、疏水系统的切换等。

2.2.5 省煤器分级方案

改造效果上：从表2.3可见，锅炉从BMCR负荷降至350MW负荷，计算得出分隔烟道两侧省煤器出口混合后的烟温从402℃降至320℃。完全可以满足脱硝设备要求的工作烟温范围内，可确保脱硝设备在各负荷下的正常投运。

安全可靠性上：由于没有增加多余的设备，仅仅将省煤器分成两级，所以安全可靠性与改造前基本一致。

对锅炉效率的影响上：从表2.3可见，省煤器分级后，从BMCR负荷到350MW负荷，锅炉的排烟温度都和改造前是一样的，锅炉效率没有降低，对机组的经济性运行没有影响。并且对锅炉的运行方式也没有任何影响。

综上所述，从方案的烟气调节可以达到的效果，到方案的安全稳定性和经济性上看，并结合电厂实际情况，建议采用省煤器分级改造方案[ 3 ]。

3. 省煤器受热面分级改造方案的实施

3.1 现有省煤器受热面割除

省煤器分成两部分，分别布置于锅炉后烟井的低温再热器和低温过热器下面，两组省煤器工质侧呈并联布置。

后烟井前后烟道中分别布置两、三组省煤器管组，采用光管蛇形管，顺列排列，与烟气成逆流布置。如图3.1所示。

为提高进入脱硝设备的烟温，需要减少锅炉尾部的部分受热面，根据计算结果及锅炉现有受热面的情况，考虑将低过和低再侧省煤器部分管组部分拆除。总拆除的省煤器面积为原省煤器总面积的38%左右。

受热面割除后，进入脱硝设备的烟温将提高，但这样将导致锅炉排烟温度升高，锅炉热效率下降，因此，需要在脱硝设备后设置省煤器受热面以吸收烟气中的热量，确保进入预热器的烟温及排烟温度低于或接近原来的设计值。

3.2 新增省煤器的设置

脱硝烟道分左右两侧布置，单侧的催化剂工作区烟道在下部通过烟道截面收缩，通过连接烟道然后再通过膨胀节与SCR出口烟道连接，最终反应后的烟气通过出口烟道进入空气预热器入口烟道。

在上述形成的缩口烟道内设置省煤器，两侧烟道沿宽度方向布置省煤器，新增省煤器管子的换热面积约为原省煤器总换热面积的38%左右。两侧省煤器工质并联布置，受热面下端为进口、上端为出口，给水与烟气逆向流动，受热面进出口设置集箱和连接管道，按工质流向，此受热面作为省煤器系统的第一级受热面，锅炉给水先经过此受热面加热，然后引入原省煤器的给水进口集箱，因而原锅炉的给水管道需要更改。

3.3 改造后锅炉性能数据

对省煤器分级改造方案进行热力计算，以确定省煤器受热面的分级比例，改造后BMCR负荷和350MW负荷下的主要热力数据见下表。

注：60%BMCR预热器单侧运行工况，为单台空预器事故解列工况。

由计算结果可见：锅炉从BMCR负荷降至350MW负荷，计算得出分隔烟道两侧省煤器出口混合后的烟温从402℃降至320℃。从实际运行数据看，负荷越高，省煤器出口烟温比设计值低的偏离越大，可以判定，分级省煤器改造后，SCR入口处的实际烟温在各负荷下的烟温均在320-400℃之间，在脱硝设备要求的工作烟温范围内，可确保脱硝设备在各负荷下的正常投运。

4. 结论

1)  根据运行机组的实际情况，综合经济性和投资成本选择最佳的改造方案，从而在锅炉效率不降低或略有降低，SCR脱硝装置实现全天候投运，满足环保监管的严格要求。

2)  通过对运行机组省煤器受热面的分级改造，既可满足脱硝设备对烟气温度的要求，又不会造成排烟温度上升、锅炉效率降低。改造后汽温、喷水量等锅炉总体性能基本维持原状，可作为SCR脱硝设备在各负荷下投运的改造借鉴。

3) 对于新建机组，在设计阶段就要考虑SCR脱硝装置全天候投运的问题，使机组在正常运行工况下NOX排放浓度均低于大气污染物排放标准。

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