摘要：隨著國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)保政策越來(lái)越嚴(yán)格，電廠鍋爐安裝SCR脫硝系統(tǒng)是大勢(shì)所趨。本文基于SCR脫硝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安裝和運(yùn)行要求，研究分析了SCR脫硝系統(tǒng)給電廠鍋爐設(shè)備帶來(lái)的影響，討論了鍋爐尾部煙道改造問題以及空預(yù)器運(yùn)行安全問題。

1引言

隨著人們環(huán)保意識(shí)的逐漸提高，對(duì)環(huán)境污染問題越來(lái)越重視，空氣污染問題更是與人們的生活息息相關(guān)。在電廠鍋爐設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中，其所排放的廢氣中含有一定量的NOX，會(huì)造成嚴(yán)重的空氣污染，甚至導(dǎo)致酸雨的形成。因此，為了有效降低鍋爐設(shè)備排放廢氣所造成的污染，就要增設(shè)相應(yīng)的脫硝裝置，比如本文討論的SCR脫硝系統(tǒng)，從而有效去除廢氣中的NOX，避免對(duì)周邊環(huán)境造成污染。但是在SCR脫硝系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)給鍋爐設(shè)備的正常運(yùn)行造成不利影響，為了改善鍋爐設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，就要采取有針對(duì)性的控制措施，為鍋爐設(shè)備的正常運(yùn)行提供安全可靠的保障。

2SCR脫硝系統(tǒng)對(duì)鍋爐設(shè)備的影響

2.1鍋爐效率降低

SCR脫硝系統(tǒng)會(huì)降低鍋爐整體的效率，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：（1）增加了鍋爐的熱量損失。在鍋爐設(shè)備中增設(shè)SCR脫硝系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致鍋爐煙道長(zhǎng)度出現(xiàn)一定程度的增加，引起換熱面積的增大，進(jìn)而增加鍋爐運(yùn)行過(guò)程中的熱量損失。同時(shí)，鍋爐煙道長(zhǎng)度的增加會(huì)導(dǎo)致其排煙溫度降低5℃左右，造成鍋爐工作效率的降低。（2）提高了空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)程度。由于在鍋爐設(shè)備中增加了脫硝設(shè)備，導(dǎo)致鍋爐在工作過(guò)程中出現(xiàn)了1kPa左右的壓降。為了平衡鍋爐設(shè)備的系統(tǒng)壓力，所采取的措施往往是增加引風(fēng)量，這會(huì)導(dǎo)致空氣預(yù)熱器內(nèi)部的壓力發(fā)生不同程度的降低，造成煙氣側(cè)和風(fēng)側(cè)壓差增大，從而導(dǎo)致空預(yù)器的漏風(fēng)程度增加。

2.2對(duì)空預(yù)器的影響

SCR脫硝系統(tǒng)設(shè)置在空預(yù)器的前方，煙氣經(jīng)過(guò)SCR之后進(jìn)入到空預(yù)器的煙氣側(cè)與空氣進(jìn)行熱量交換。煙道以及脫硝反應(yīng)器都是額外添加的設(shè)備，同時(shí)脫硝系統(tǒng)在運(yùn)行中處于負(fù)壓狀態(tài)，增加的SCR系統(tǒng)會(huì)增加引風(fēng)機(jī)阻力，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致空預(yù)器漏風(fēng)問題變大。SCR脫硝系統(tǒng)在減少NOX生成的同時(shí)也會(huì)使SO2到SO3的氧化率減少，通常會(huì)低于1%，但是加裝SCR脫硝系統(tǒng)后反應(yīng)器出口煙氣中的SO含量會(huì)增加，從而也增加了硫酸銨和硫酸氫銨的生成量。硫酸氫銨屬于粘性物質(zhì)，溫度在146-207℃時(shí)，硫酸氫銨會(huì)變成粘稠狀液體?？疹A(yù)器的溫段下部同冷段環(huán)節(jié)的溫度與此溫度較為接近。含有高灰分的鍋爐煙氣流經(jīng)空預(yù)器時(shí)，硫酸氫銨容易粘附煙塵后附著在空預(yù)器換熱元件上，輕則引起空預(yù)器換熱效率下降和煙道流通阻力增大，嚴(yán)重情況下誘發(fā)低溫腐蝕問題以及堵塞問題，甚至因未燃燼的煤粉或油霧沉積，引發(fā)空預(yù)器著火。

2.3增大煙道阻力

由于在鍋爐設(shè)備中增加了脫硝裝置，會(huì)引起煙氣流動(dòng)過(guò)程中的阻力增加，并且鍋爐在工作過(guò)程中采用了蜂窩式的催化劑，造成不同程度的積灰堵塞。隨著鍋爐工作時(shí)間的不斷增加，積灰問題越來(lái)越嚴(yán)重，造成引風(fēng)機(jī)電能損耗的增加，導(dǎo)致廠用電率升高。同時(shí)，在煙氣通過(guò)SCR脫硝系統(tǒng)進(jìn)行排除的過(guò)程中，流動(dòng)阻力的增加還會(huì)給鍋爐運(yùn)行帶來(lái)不小的安全隱患。

3降低SCR脫硝系統(tǒng)對(duì)鍋爐設(shè)備影響的措施

3.1NH3與煙氣的均勻混合

最優(yōu)噴氨量就是在保證NOX能夠充分反應(yīng)的同時(shí)，又能保證不會(huì)過(guò)量噴氨導(dǎo)致部分氨逃逸。當(dāng)反應(yīng)器中煙氣流速和均勻度達(dá)到要求后，NOX的脫除率、氨氣逃逸率和催化劑壽命才能得到有效保證。在實(shí)際工程中，鍋爐廠家通常是通過(guò)加裝煙道導(dǎo)流板或者改變吸熱模塊形狀、材質(zhì)等方式保證煙道流場(chǎng)的均勻度。在噴氨系統(tǒng)中，通常噴氨格柵的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從而使得氨和煙氣能夠極可能的混合均勻。

3.2SCR脫硝反應(yīng)器入口煙氣流場(chǎng)改造方案

對(duì)于超低排放改造所增加的脫硝裝置，保證脫硝反應(yīng)器中催化劑入口截面氣體速度和反應(yīng)物分布的均勻性極為重要。運(yùn)行中脫硝效率未達(dá)到標(biāo)、氨逃逸率超限以及催化劑積灰等問題往往是由于反應(yīng)器入口煙氣流場(chǎng)分布不均所導(dǎo)致。通過(guò)使用CFD全流程仿真，在不改變現(xiàn)有煙道導(dǎo)流板的前提下反應(yīng)器入口流場(chǎng)改造。改造方案是在反應(yīng)器入口底部煙道和第一直彎增設(shè)三角形擋灰條和4片導(dǎo)流板，從而達(dá)到調(diào)理噴氨格柵入口的煙氣速度分布均勻度、提高飛灰顆粒分布均勻度。CFD流程仿真顯示，噴氨格柵上游0.2m處煙氣速度分布相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差為9.62%，最高速度為18.40m/s。催化劑入口上方0.2m處的煙氣速度分布相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差為6.67%,最高速度為5.23m/s。進(jìn)一步研究表明，非均勻噴氨優(yōu)化設(shè)計(jì)方案使催化劑入口上方0.2m處的氨濃度分布CV（相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差）達(dá)到4.04%。

3.3加強(qiáng)空氣預(yù)熱器吹灰清理工作

由于工作環(huán)境中存在大量灰塵，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間工作運(yùn)行后，空氣預(yù)熱器和SCR脫硝系統(tǒng)中的催化劑難免會(huì)發(fā)生不同程度的積灰，因此要結(jié)合鍋爐的生產(chǎn)運(yùn)行狀況，定期對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)行系統(tǒng)全面的積灰清掃。應(yīng)經(jīng)常檢查進(jìn)、出口煙氣溫度和煙風(fēng)側(cè)差壓變化；定期檢查導(dǎo)向、支承軸承潤(rùn)滑油系統(tǒng)油位、油溫是否正常；油泵運(yùn)行時(shí)應(yīng)檢查油壓是否正常。運(yùn)行中如發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油系統(tǒng)油壓上升，應(yīng)檢查濾網(wǎng)是否堵塞，如有堵塞，應(yīng)更換濾網(wǎng)，通知檢修人員及時(shí)清洗。同時(shí)，在鍋爐操作時(shí)如發(fā)現(xiàn)煙道阻力增大，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行清理，適當(dāng)提高排煙溫度以分解硫酸氫銨，必要時(shí)進(jìn)行人工清理。

3.4鍋爐鋼結(jié)構(gòu)調(diào)整

SCR系統(tǒng)應(yīng)用之后會(huì)影響到煙氣走向，因此需要拆除空預(yù)器與省煤器間的煙道，煙氣經(jīng)過(guò)SCR反應(yīng)器進(jìn)入到空預(yù)器。（1）SCR反應(yīng)器鋼架優(yōu)化。通常條件下，SCR需要添加反應(yīng)器到鍋爐尾部，送風(fēng)機(jī)房上方增加鋼架用于支撐SCR反應(yīng)器。因?yàn)椴煌仩t尾部結(jié)構(gòu)也存在差別，用于支撐SCR反應(yīng)器的鋼架也有設(shè)計(jì)為與空預(yù)器支撐框架、與鍋爐鋼架、除塵器支撐框架、空預(yù)器出口煙道支撐框架等相連的情況。對(duì)支撐反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，在特定條件下應(yīng)當(dāng)考慮對(duì)鍋爐以及其他結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響，并且需要重新計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)。（2）鍋爐鋼架斜撐優(yōu)化。有些機(jī)組缺乏應(yīng)用脫硝系統(tǒng)的條件，鍋爐尾部煙道存在斜撐，導(dǎo)致無(wú)法設(shè)置SCR煙道，所以需要重新設(shè)置原斜撐，從而改變鍋爐鋼結(jié)構(gòu)，這就需要重新進(jìn)行計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)。

3.5提高引風(fēng)機(jī)裕量

可以通過(guò)更換大功率的引風(fēng)機(jī)，提高引風(fēng)機(jī)的工作裕量，進(jìn)而改善煙道阻力增加的問題。通過(guò)在SCR脫硝系統(tǒng)中增設(shè)相應(yīng)數(shù)量的蒸汽吹灰器，能有效提高鍋爐工作過(guò)程中的吹灰效果，避免SCR反應(yīng)器和煙道發(fā)生積灰現(xiàn)象，為煙氣的順利流動(dòng)提供暢通的通道，從而有效防止鍋爐由于SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑堵塞而停止運(yùn)行。

4結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高，為了有效降低電廠鍋爐生產(chǎn)過(guò)程所造成的污染，在鍋爐設(shè)備中增加SCR脫硝系統(tǒng)，可以降低對(duì)環(huán)境造成的污染。但是在SCR脫硝系統(tǒng)投入運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)對(duì)鍋爐設(shè)備的正常工作造成不同程度的不利影響。因此，通過(guò)分析SCR脫硝系統(tǒng)對(duì)鍋爐設(shè)備所造成的影響分析，結(jié)合鍋爐設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際情況，采取有針對(duì)性的措施進(jìn)行優(yōu)化，可以減少對(duì)鍋爐設(shè)備的影響，從而保證電廠鍋爐的的安全運(yùn)行。