机组低负荷SCR脱硝效率影响分析及对策

北极星环保网讯:1前言 上世纪70年代日本建立了第一个SCR脱硝示范工程，紧接着在80、90年代，欧美发达国家也将此技术投入了工业应用，脱硝效率就已经达到了85%以上。随着国家大气环境标准要求提高，燃煤发电厂在采用低氮燃烧技术基础上，锅炉尾部在省煤器与空预器之间安装SCR脱硝装置，来进一步控制氮氧化物排放，针对机组参与电网调峰。

例如,某600MW机组锅炉实际运行省煤器吸热量较强，夏季660MW负荷，满足SCR催化剂允许温度400℃,而冬季400MW负荷，省煤器出口烟温为296℃，不满足SCR催化剂允许温度300℃的下限要求。为此，针对机组低负荷排烟温度低，对烟气脱硝效率影响进行了分析，对6种方法进行了技术分析，提出了推荐方案的次序，供有关制造、设计、运行单位参考。

2烟气温度对机组脱硝效率影响分析

影响脱销效率的因素有：烟气温度、烟气成分、烟气量、氨氮混合比、氨与烟气混合效果等。在保持供氨量及烟气量不变的工况下，脱硝效率随着SCR进口NOX浓度的增加而降低。不同的催化剂的结构类型，对相同工况下的脱硝效率有着重要的影响因素。催化剂体积与其处理烟气量的能力有着直接关系，烟气量超过设计值会导致脱硝效率明显下降。

烟气成分烟气中的飞灰造成催化剂机械磨损，烟气中的CaO、碱金属及As2O3造成催化剂中毒。脱硝效率随着烟气停留时间的增加而增加，氨氮摩尔比在0.6～1.0之间时，脱硝效率随着氨氮摩尔比的增加而明显增加，氨氮摩尔比大于1.0时，脱硝效率趋于平衡。氨气在烟道中与烟气的混合效果，是选择性催化反应顺利进行的先决条件，如果氨气与烟气未能充分混合，要达到设计的脱硝效率，会导致催化剂的用量及氨逃逸率增加[1]。

其中，烟气温度是影响NOx脱除效率的重要因素之一。采用V2O5/TiO2作催化剂时，烟气温度对脱硝效率有较大的影响，图1为催化剂厂家提供的烟气温度与脱硝效率的关系曲线。

在370℃～430℃内，随着烟气温度的升高，催化剂的反应活性增加，脱硝效率逐渐增加;400℃时，脱硝效率达到最大值80%;烟温大于400℃时;随着烟温的升高脱硝效率反而降低[1]。

同时一方面，当烟气温度过低时，不仅会因催化剂的活性降低而降低NOx的脱除效率，而且喷入的NH3还会与烟气中的SOx反应，生成(NH3)2S04附着在催化剂的表面：另一方面，当烟气温度过高时，NH3会与02发生反应，导致烟气中的NOx增加。因此，在锅炉设计和运行时，选择和控制好烟温尤为重要。

根据氨逃逸率及硫酸氢氨生成浓度的不同，一般在150℃～230℃及以下温度，就可能在空预器相应低温区域发生结露，其腐蚀性极强，且温度越低时的结露的趋势越严重。与此同时，呈碱性的烟灰会迅速粘附其上，吸收酸露并生成水泥状附着物，很难清除。为防止腐蚀，空预器的中、低温区域采用了搪瓷换热片。以及温度低堵塞催化剂;而催化剂寿命有限，需定期更换，费用高，工作量大，废旧催化剂的后处理困难[2]。

3提高机组脱硝效率技术措施分析

根据技术资料分析和实际现场情况，目前保持脱硝效率，控制烟气温度的主要技术措施有，控制机组出力系数、设置省煤器旁路烟道、省煤器分两段设置、热水再循环、提高给水温度、省煤器流量置换旁路等。

3.1提高机组出力系数

机组装有SCR装置的大型火电机组维持在较高负荷运行，以保持脱硝反应温度一般在310℃～420℃进行，这是即经济又简单的最佳方法。

3.2省煤器分段设置

将锅炉的省煤器设计成两部分，其低温部分置于SCR出口侧，将SCR布置于烟气温度较高的区域，从而解决低负荷烟温过低无法运行的问题，见图2。新建机组建议采用此方法，技术改造要考虑空间位置和载荷，需要准确计算防止SCR入口烟气温度超过催化剂受用温度。这种方法烟气温度调节幅度20℃～50℃，对机组经济性无影响，运行维护简单方便。设备、基础结构投资为2000万～3000万元。

3.3省煤器设置旁路烟道

加装锅炉省煤器旁路烟道,见图3。在省煤器前直接引一部分烟气至SCR装置，提高低负荷下的SCR入口烟气温度，以维持其运行。这种方法的代价是投入使用时，影响锅炉效率，烟气温度调节幅度20℃～40℃，且对烟气挡板可靠性要求很高，设备和基础结构投资1300万～1700万元。

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