全負荷SCR脫硝技術(shù)分析

1、1全負荷SCR脫硝技術(shù)分析2015年8月近零排放形勢下的脫硝改造一、背景與需求一、背景與需求n截至2012年底為止，約90%的機組建設(shè)或進行了低氮燃燒改造，脫硝裝機容量達2.3億kW，其中SCR占99%以上。n隨著火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)對氮氧化物排放提出了更高的要求，特別是“近零排放”的提出，電力行業(yè)面臨著前所未有的壓力。n社會用電結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化導(dǎo)致燃煤火電機組出現(xiàn)大面積、長時間的低負荷運行，這給脫硝系統(tǒng)的正常投運帶來了極為不利的影響。2二、機組低負荷運行對脫硝系統(tǒng)的影響二、機組低負荷運行對脫硝系統(tǒng)的影響3n1、SCR系統(tǒng)設(shè)置了最低運行溫度，當(dāng)SCR入口煙溫低于最低運行溫度時則會導(dǎo)致脫硝系統(tǒng)

2、不能啟動運行或者被迫退出運行。n2、煙氣溫度降低到低于催化劑的最佳反應(yīng)溫度時，氨分子與SO3和H2O反應(yīng)生成（NH4）2SO4或NH4HSO4，減少了與NOX的反應(yīng)幾率；生成物附著在催化劑表面，引起催化劑微孔道堵塞，降低催化劑的活性和脫硝效率。三、全負荷三、全負荷SCR脫硝技術(shù)（脫硝技術(shù)（1）4nSCR反應(yīng)器中的煙氣溫度一般設(shè)計要求為320420之間，當(dāng)機組降到低負荷運行時SCR入口很難達到這一溫度窗口，將導(dǎo)致脫硝系統(tǒng)不能投運。而日益嚴(yán)格的環(huán)保要求則需要全天候的脫硝，因此全負荷SCR脫硝技術(shù)應(yīng)運而生。三、全負荷三、全負荷SCR脫硝技術(shù)（脫硝技術(shù)（2）51、全負荷脫硝技術(shù)主要是從兩個方面解決、全

3、負荷脫硝技術(shù)主要是從兩個方面解決SCR入口煙溫入口煙溫低于脫硝系統(tǒng)最低運行溫度的問題。低于脫硝系統(tǒng)最低運行溫度的問題。1.1 低溫低溫SCR技術(shù)技術(shù)催化劑改造為低溫催化劑，使得催化劑能夠滿足低負荷時的煙氣溫度的運行要求。1.2 提高進入提高進入SCR煙氣的溫度煙氣的溫度控制機組任意負荷下反應(yīng)器煙氣的溫度均320420，改造方案主要有：（1）增加省煤器煙氣旁路；（2）增加省煤器工質(zhì)旁路；（3）省煤器采取分組布置；（4）低負荷時提高給水溫度。現(xiàn)在低溫催化劑技術(shù)尚在實驗室階段，未能工程應(yīng)用現(xiàn)在低溫催化劑技術(shù)尚在實驗室階段，未能工程應(yīng)用三、全負荷三、全負荷SCR脫硝技術(shù)（脫硝技術(shù)（3）61.2.1 增

4、加省煤器煙氣旁路增加省煤器煙氣旁路方案描述方案描述：在省煤器進口位置的煙道上開孔，抽一部分煙氣通過旁路至SCR接口處，設(shè)置煙氣擋板，增加部分鋼結(jié)構(gòu)，在低負荷時減少經(jīng)過省煤器用于給水加熱的煙氣，提高進入SCR反應(yīng)區(qū)的煙氣溫度。三、全負荷三、全負荷SCR脫硝技術(shù)（脫硝技術(shù)（4）7增加煙氣旁路的優(yōu)點增加煙氣旁路的優(yōu)點：n投資成本較低，實施簡單，增加設(shè)備少。增加煙氣旁路的缺點增加煙氣旁路的缺點：n提高了鍋爐排煙溫度，降低鍋爐熱效率（0.5%1.5%） ；n旁路煙氣擋板門處容易發(fā)生積灰、卡澀，還可能導(dǎo)致煙氣內(nèi)漏，在關(guān)閉狀態(tài)也會影響鍋爐熱效率；n在滿負荷時內(nèi)漏煙氣可能會使反應(yīng)器內(nèi)煙溫超過400，有可能因催

5、化劑的燒結(jié)而導(dǎo)致活性降低。如果機組長期運行在低負荷區(qū)間，該方法有一定優(yōu)勢如果機組長期運行在低負荷區(qū)間，該方法有一定優(yōu)勢三、全負荷三、全負荷SCR脫硝技術(shù)（脫硝技術(shù)（5）81.2.2 增加省煤器工質(zhì)旁路增加省煤器工質(zhì)旁路方案描述方案描述：從省煤器進口集箱之前直接將部分給水短路，引至下降管。給水旁路在低負荷時通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)旁路給水流量，是省煤器進水量減少來降低省煤器的吸熱，使省煤器出口煙溫提高。三、全負荷三、全負荷SCR脫硝技術(shù)（脫硝技術(shù)（6）9增加工質(zhì)旁路的優(yōu)點增加工質(zhì)旁路的優(yōu)點：n改造相對簡單，煙溫調(diào)節(jié)區(qū)間要求不高（10以內(nèi)）時可適當(dāng)考慮。增加工質(zhì)旁路的缺點增加工質(zhì)旁路的缺點：n由于省煤器給水

6、的換熱系數(shù)遠小于煙氣，所以給水旁路調(diào)節(jié)煙溫的效果不明顯；n由于進入省煤器的給水量減少，會導(dǎo)致省煤器出口超溫；n省煤器給水旁路的存在降低了給水與煙氣的換熱效果，使得排煙溫度升高，降低了鍋爐熱效率（0.5%1.5%）。三、全負荷三、全負荷SCR脫硝技術(shù)（脫硝技術(shù)（7）101.2.3 省煤器采取分級布置省煤器采取分級布置方案描述方案描述：將原有省煤器靠煙氣下游部分受熱面拆除，在SCR反應(yīng)器后增設(shè)一定的省煤器受熱面。給水先通過位于SCR反應(yīng)器后面的省煤器，再引至位于SCR反應(yīng)器前面的省煤器。這樣通過減少煙氣在SCR之前的傳熱面實現(xiàn)提高煙溫的目的。三、全負荷三、全負荷SCR脫硝技術(shù)（脫硝技術(shù)（8）11省

7、煤器分級布置的優(yōu)點省煤器分級布置的優(yōu)點：n鍋爐的總的熱量分配和排煙溫度與改造前相比基本保持不變，保證了鍋爐熱效率不受影響；nSCR入口煙溫可提升范圍大。省煤器分級布置的缺點省煤器分級布置的缺點：n省煤器改造量大，投資成本相對較高；n改造后脫硝催化劑的運行溫度整體提高，可能偏離催化劑的最佳反應(yīng)溫度，有催化劑燒結(jié)的風(fēng)險；n增設(shè)的SCR后省煤器需要一定空間安裝，場地要求更高。省煤器分級布置適用于新建機組省煤器分級布置適用于新建機組三、全負荷三、全負荷SCR脫硝技術(shù)（脫硝技術(shù)（9）121.2.4 低負荷時提高給水溫度低負荷時提高給水溫度方案描述方案描述：低負荷時通過提高省煤器前給水的溫度以達到減少給水

8、在省煤器處的吸熱量，從而減少煙氣在省煤器處的熱量損失，最終達到提高SCR反應(yīng)器中煙氣溫度的目的。提高給水溫度的措施主要有爐水給水混合提溫、增加低壓省煤器、彈性回?zé)峒夹g(shù)（可調(diào)式抽汽補充加熱鍋爐給水）。三、全負荷三、全負荷SCR脫硝技術(shù)（脫硝技術(shù)（10）131.2.4.1 爐水給水混合提溫系統(tǒng)爐水給水混合提溫系統(tǒng)（GRS）方案描述方案描述：利用爐水泵或是增加循環(huán)泵，將省煤器出口或汽包下降管的部分高溫?zé)崴腿胧∶浩鬟M口混合，從而提高和控制省煤器入口水溫，減小省煤器傳熱溫差，間接提高省煤器出口煙溫。三、全負荷三、全負荷SCR脫硝技術(shù)（脫硝技術(shù)（11）14爐水給水混合提溫的優(yōu)點爐水給水混合提溫的優(yōu)點：n

9、改造難度相對較小，投資成本比較低。爐水給水混合提溫的缺點爐水給水混合提溫的缺點：n對循環(huán)泵可靠性要求較高，機組經(jīng)濟性會有所下降； 爐水給水混合提溫系統(tǒng)（爐水給水混合提溫系統(tǒng)（GRSGRS）適用于亞臨界和超高壓的汽包鍋）適用于亞臨界和超高壓的汽包鍋爐，包括自然循環(huán)汽包爐和強迫循環(huán)汽包爐爐，包括自然循環(huán)汽包爐和強迫循環(huán)汽包爐三、全負荷三、全負荷SCR脫硝技術(shù)（脫硝技術(shù)（12）151.2.4.2 增加低壓省煤器增加低壓省煤器方案描述方案描述：在空預(yù)器后電除塵前增加低壓省煤器，利用煙氣余熱加熱給水，提高進入省煤器的給水溫度，減少煙氣換熱，提高進入SCR反應(yīng)器的煙氣溫度。三、全負荷三、全負荷SCR脫硝技

10、術(shù)（脫硝技術(shù)（13）16增加低壓省煤器的優(yōu)點增加低壓省煤器的優(yōu)點：n利用鍋爐煙氣余熱，降低了鍋爐整體排煙溫度，提升了鍋爐熱效率。增加低壓省煤器的缺點增加低壓省煤器的缺點：n低壓省煤器積灰、含塵煙氣沖刷、低溫腐蝕的風(fēng)險比較大； 使用技術(shù)先進的低壓省煤器可以提高鍋爐熱利用率，結(jié)合其他使用技術(shù)先進的低壓省煤器可以提高鍋爐熱利用率，結(jié)合其他提升提升SCRSCR入口煙溫的方法同時使用可以彌補其他方法增加排煙入口煙溫的方法同時使用可以彌補其他方法增加排煙溫度的缺點。溫度的缺點。三、全負荷三、全負荷SCR脫硝技術(shù)（脫硝技術(shù)（14）171.2.4 彈性回?zé)峒夹g(shù)（可調(diào)式彈性回?zé)峒夹g(shù)（可調(diào)式抽汽補充加熱鍋爐給水）

11、抽汽補充加熱鍋爐給水）方案描述方案描述：在高壓缸處選擇一個合適的抽汽點，并相應(yīng)增加一個抽汽可調(diào)式的給水加熱器。在負荷降低時通過調(diào)門控制加熱器入口壓力，從而維持給水溫度基本不變。使得低負荷下省煤器入口水溫提高，出口煙溫相應(yīng)上升。三、全負荷三、全負荷SCR脫硝技術(shù)（脫硝技術(shù)（15）18彈性回?zé)峒夹g(shù)的優(yōu)點彈性回?zé)峒夹g(shù)的優(yōu)點：n增加了低負荷下的抽汽量，提高了熱力系統(tǒng)的循環(huán)效率；n提高了機組的調(diào)頻能力和調(diào)頻經(jīng)濟性，確保了機組調(diào)頻運行的安全性；n減少了水冷壁前給水的欠焓，提升了鍋爐的水動力安全性。彈性回?zé)峒夹g(shù)的缺點彈性回?zé)峒夹g(shù)的缺點：n減少了省煤器的傳熱溫差，提高了排煙溫度； 彈性回?zé)峒夹g(shù)具有很好的應(yīng)用案

12、例（上海外高橋三廠），同時彈性回?zé)峒夹g(shù)具有很好的應(yīng)用案例（上海外高橋三廠），同時其結(jié)合鍋爐、汽機各系統(tǒng)的應(yīng)用難度也比較高其結(jié)合鍋爐、汽機各系統(tǒng)的應(yīng)用難度也比較高四、主要全負荷四、主要全負荷SCR脫硝技術(shù)的比較脫硝技術(shù)的比較19五、推薦的技術(shù)方案（五、推薦的技術(shù)方案（1）20通過對各種技術(shù)方案的分析和比較，再考慮各種方案的結(jié)合效果，可以推薦以下技術(shù)方案：n方案方案1 1：彈性回?zé)峒夹g(shù)：彈性回?zé)峒夹g(shù)+ +低壓省煤器低壓省煤器n方案方案2 2：煙氣旁路：煙氣旁路+ +給水低溫換熱器給水低溫換熱器五、推薦的技術(shù)方案（五、推薦的技術(shù)方案（2）21方案一分析：用彈性回?zé)峒夹g(shù)提高煙溫，也會提高排煙溫度，通過

13、低壓省煤器增加了鍋爐熱效率，將排煙溫度又降下去，同時保證改造的性能的經(jīng)濟指標(biāo)。五、推薦的技術(shù)方案（五、推薦的技術(shù)方案（3）22方案二改造內(nèi)容方案二改造內(nèi)容：本方案是在省煤器煙氣旁路改造方案的基礎(chǔ)上進行了一些改進，在SCR反應(yīng)器和空預(yù)器之間增加了少部分與低壓省煤器類似的低溫換熱器，通過管道和閥門將低溫換熱器和原有的省煤器進行了連接。方案基本以省煤器煙氣旁路改造為基礎(chǔ)，不改變原有的方案基本以省煤器煙氣旁路改造為基礎(chǔ)，不改變原有的省煤器換熱面，加入的低溫換熱器面積相對分級布置省省煤器換熱面，加入的低溫換熱器面積相對分級布置省煤器要少。煤器要少。五、推薦的技術(shù)方案（五、推薦的技術(shù)方案（4）23方案二運行方式方案二運行方式：高負荷下煙氣旁路關(guān)閉，水路通過閥門控制使低溫換熱器與省煤器串聯(lián)運行。低負荷下煙氣旁路開啟，水路通過閥門控制低溫換熱器與省煤器并聯(lián)運