全負(fù)荷SCR脫硝技術(shù)分析

1、1全負(fù)荷SCR脫硝技術(shù)分析2015年8月近零排放形勢(shì)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(jī)組建設(shè)或進(jìn)行了低氮燃燒改造，脫硝裝機(jī)容量達(dá)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(duì)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(huì)用電結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化導(dǎo)致燃煤火電機(jī)組出現(xiàn)大面積、長(zhǎng)時(shí)間的低負(fù)荷運(yùn)行，這給脫硝系統(tǒng)的正常投運(yùn)帶來(lái)了極為不利的影響。2二、機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行對(duì)脫硝系統(tǒng)的影響二、機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行對(duì)脫硝系統(tǒng)的影響3n1、SCR系統(tǒng)設(shè)置了最低運(yùn)行溫度，當(dāng)SCR入口煙溫低于最低運(yùn)行溫度時(shí)則會(huì)導(dǎo)致脫硝系統(tǒng)

2、不能啟動(dòng)運(yùn)行或者被迫退出運(yùn)行。n2、煙氣溫度降低到低于催化劑的最佳反應(yīng)溫度時(shí)，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(fù)荷三、全負(fù)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(jì)要求為320420之間，當(dāng)機(jī)組降到低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)SCR入口很難達(dá)到這一溫度窗口，將導(dǎo)致脫硝系統(tǒng)不能投運(yùn)。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(fù)荷SCR脫硝技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。三、全負(fù)荷三、全負(fù)荷SCR脫硝技術(shù)（脫硝技術(shù)（2）51、全負(fù)荷脫硝技術(shù)主要是從兩個(gè)方面解決、全

3、負(fù)荷脫硝技術(shù)主要是從兩個(gè)方面解決SCR入口煙溫入口煙溫低于脫硝系統(tǒng)最低運(yùn)行溫度的問(wèn)題。低于脫硝系統(tǒng)最低運(yùn)行溫度的問(wèn)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(fù)荷時(shí)的煙氣溫度的運(yùn)行要求。1.2 提高進(jìn)入提高進(jìn)入SCR煙氣的溫度煙氣的溫度控制機(jī)組任意負(fù)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(fù)荷時(shí)提高給水溫度?，F(xiàn)在低溫催化劑技術(shù)尚在實(shí)驗(yàn)室階段，未能工程應(yīng)用現(xiàn)在低溫催化劑技術(shù)尚在實(shí)驗(yàn)室階段，未能工程應(yīng)用三、全負(fù)荷三、全負(fù)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(jìn)口位置的煙道上開(kāi)孔，抽一部分煙氣通過(guò)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(fù)荷時(shí)減少經(jīng)過(guò)省煤器用于給水加熱的煙氣，提高進(jìn)入SCR反應(yīng)區(qū)的煙氣溫度。三、全負(fù)荷三、全負(fù)荷SCR脫硝技術(shù)（脫硝技術(shù)（4）7增加煙氣旁路的優(yōu)點(diǎn)增加煙氣旁路的優(yōu)點(diǎn)：n投資成本較低，實(shí)施簡(jiǎn)單，增加設(shè)備少。增加煙氣旁路的缺點(diǎn)增加煙氣旁路的缺點(diǎn)：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(huì)影響鍋爐熱效率；n在滿負(fù)荷時(shí)內(nèi)漏煙氣可能會(huì)使反應(yīng)器內(nèi)煙溫超過(guò)400，有可能因催

5、化劑的燒結(jié)而導(dǎo)致活性降低。如果機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行在低負(fù)荷區(qū)間，該方法有一定優(yōu)勢(shì)如果機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行在低負(fù)荷區(qū)間，該方法有一定優(yōu)勢(shì)三、全負(fù)荷三、全負(fù)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(jìn)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(fù)荷時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)旁路給水流量，是省煤器進(jìn)水量減少來(lái)降低省煤器的吸熱，使省煤器出口煙溫提高。三、全負(fù)荷三、全負(fù)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(diǎn)增加工質(zhì)旁路的優(yōu)點(diǎn)：n改造相對(duì)簡(jiǎn)單，煙溫調(diào)節(jié)區(qū)間要求不高（10以內(nèi)）時(shí)可適當(dāng)考慮。增加工質(zhì)旁路的缺點(diǎn)增加工質(zhì)旁路的缺點(diǎn)：n由于省煤器給水

6、的換熱系數(shù)遠(yuǎn)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(jìn)入省煤器的給水量減少，會(huì)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(fù)荷三、全負(fù)荷SCR脫硝技術(shù)（脫硝技術(shù)（7）101.2.3 省煤器采取分級(jí)布置省煤器采取分級(jí)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(guò)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(guò)減少煙氣在SCR之前的傳熱面實(shí)現(xiàn)提高煙溫的目的。三、全負(fù)荷三、全負(fù)荷SCR脫硝技術(shù)（脫硝技術(shù)（8）11省

7、煤器分級(jí)布置的優(yōu)點(diǎn)省煤器分級(jí)布置的優(yōu)點(diǎn)：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(jí)布置的缺點(diǎn)省煤器分級(jí)布置的缺點(diǎn)：n省煤器改造量大，投資成本相對(duì)較高；n改造后脫硝催化劑的運(yùn)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(xiǎn)；n增設(shè)的SCR后省煤器需要一定空間安裝，場(chǎng)地要求更高。省煤器分級(jí)布置適用于新建機(jī)組省煤器分級(jí)布置適用于新建機(jī)組三、全負(fù)荷三、全負(fù)荷SCR脫硝技術(shù)（脫硝技術(shù)（9）121.2.4 低負(fù)荷時(shí)提高給水溫度低負(fù)荷時(shí)提高給水溫度方案描述方案描述：低負(fù)荷時(shí)通過(guò)提高省煤器前給水的溫度以達(dá)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(dá)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(bǔ)充加熱鍋爐給水）。三、全負(fù)荷三、全負(fù)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(jìn)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(fù)荷三、全負(fù)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(diǎn)爐水給水混合提溫的優(yōu)點(diǎn)：n

9、改造難度相對(duì)較小，投資成本比較低。爐水給水混合提溫的缺點(diǎn)爐水給水混合提溫的缺點(diǎn)：n對(duì)循環(huán)泵可靠性要求較高，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性會(huì)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(qiáng)迫循環(huán)汽包爐爐，包括自然循環(huán)汽包爐和強(qiáng)迫循環(huán)汽包爐三、全負(fù)荷三、全負(fù)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(jìn)入省煤器的給水溫度，減少煙氣換熱，提高進(jìn)入SCR反應(yīng)器的煙氣溫度。三、全負(fù)荷三、全負(fù)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(diǎn)增加低壓省煤器的優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)增加低壓省煤器的缺點(diǎn)：n低壓省煤器積灰、含塵煙氣沖刷、低溫腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)比較大； 使用技術(shù)先進(jìn)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(jìn)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(shí)使用可以彌補(bǔ)其他方法增加排煙入口煙溫的方法同時(shí)使用可以彌補(bǔ)其他方法增加排煙溫度的缺點(diǎn)。溫度的缺點(diǎn)。三、全負(fù)荷三、全負(fù)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(bǔ)充加熱鍋爐給水）

11、抽汽補(bǔ)充加熱鍋爐給水）方案描述方案描述：在高壓缸處選擇一個(gè)合適的抽汽點(diǎn)，并相應(yīng)增加一個(gè)抽汽可調(diào)式的給水加熱器。在負(fù)荷降低時(shí)通過(guò)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(fù)荷下省煤器入口水溫提高，出口煙溫相應(yīng)上升。三、全負(fù)荷三、全負(fù)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(diǎn)彈性回?zé)峒夹g(shù)的優(yōu)點(diǎn)：n增加了低負(fù)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(jī)組的調(diào)頻能力和調(diào)頻經(jīng)濟(jì)性，確保了機(jī)組調(diào)頻運(yùn)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(dòng)力安全性。彈性回?zé)峒夹g(shù)的缺點(diǎn)彈性回?zé)峒夹g(shù)的缺點(diǎn)：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(shí)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(shí)其結(jié)合鍋爐、汽機(jī)各系統(tǒng)的應(yīng)用難度也比較高其結(jié)合鍋爐、汽機(jī)各系統(tǒng)的應(yīng)用難度也比較高四、主要全負(fù)荷四、主要全負(fù)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(guò)對(duì)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?fù)Q熱器給水低溫?fù)Q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(huì)提高排煙溫度，通過(guò)

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(shí)保證改造的性能的經(jīng)濟(jì)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(jìn)行了一些改進(jìn)，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?fù)Q熱器，通過(guò)管道和閥門將低溫?fù)Q熱器和原有的省煤器進(jìn)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?cè)械姆桨富疽允∶浩鳠煔馀月犯脑鞛榛A(chǔ)，不改變?cè)械氖∶浩鲹Q熱面，加入的低溫?fù)Q熱器面積相對(duì)分級(jí)布置省省煤器換熱面，加入的低溫?fù)Q熱器面積相對(duì)分級(jí)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(yùn)行方式方案二運(yùn)行方式：高負(fù)荷下煙氣旁路關(guān)閉，水路通過(guò)閥門控制使低溫?fù)Q熱器與省煤器串聯(lián)運(yùn)行。低負(fù)荷下煙氣旁路開(kāi)啟，水路通過(guò)閥門控制低溫?fù)Q熱器與省煤器并聯(lián)運(yùn)