670MW超临界直流锅炉脱硝改造及运行调整

摘要：我国“十二五”规划纲要提出，地级以上城市空气质量达到二级标准以上的比例达到80%，并对新建火电机组配套脱硫、脱硝装置进行了规定。为响应国家“节能减排”政策，文章简要介绍了华电潍坊发电有限公司#4锅炉的脱硝改造，并对脱硝原理及实际运行调整进行了重点阐述，对火力发电企业的脱硝改造具有一定的指导意义。

关键词：火力发电；节能减排；脱硝改造；运行调整

中图分类号：TK229 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）29-0064-02

1 概述

环保部最新颁布的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）提出NOx排放限制：从2014年7月1日起，现有火力发电锅炉及燃气轮机组执行NOx的排放限值为100mg/m3。而华电潍坊发电有限公司#4机组于2003年11月开工建设，2007年7月投产，没有装设脱硝装置，排放烟气中NOx浓度500mg/m3（干基，标态，6%O2），不能满足“标准”要求，必须进行脱硝改造。

2 脱硝原理

采用选择性催化还原法（SCR）脱硝技术，主要原理：还原剂在催化剂的作用下，将火电厂烟气中产生的氮氧化合物还原成无污染的氮气和水，其中烟气中的氮氧化合物主要以NO和NO2为主。脱硝所用的还原剂为NH3。

脱硝的基本反应方程式：

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

6NO+4NH3→5N2+6H2O

2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

6NO2+8NH3→7N2+12H2O

其反应产物为对环境无害的水和氮气，但只有在800℃以上的条件下才具备足够的反应速度，工业应用时须安装相关反应的催化剂，在催化剂的作用下其反应温度降至400℃左右，锅炉省煤器后温度正好处于这一范围内，这为锅炉脱硝提供了有利条件，选用钒钛钨/钼催化剂，型式为板式催化剂。

SCR（脱硝系统）催化剂的工作温度是有一定范围的，温度过高（>450℃）时催化剂会加速老化；当温度在300℃左右时，在同一催化剂的作用下，另一副反应也会

发生。

2SO2+O2→2SO2

NH3+H2O+SO3→NH4HSO4

即生成氨盐，该物质粘性大，易粘结在催化剂和锅炉尾部的受热面上，影响锅炉运行。因此，只有在催化剂环境的烟气温度在320℃～400℃之间时方允许喷射氨气进行脱硝。

3 改造内容

3.1 烟气系统

在#4锅炉省煤器出口烟道和空预器进口烟道之间安装脱硝装置。采用高灰型选择性催化还原烟气脱硝（SCR）工艺，SCR按照入口NOx浓度500mg/Nm3（干基，标态，6%O2）、出口低于100mg/Nm3（干基，标态，6%O2）进行系统整体设计。SCR工艺采用高灰型布置，按“2+1”模式布置催化剂及支撑。备用层在最下层。设2台SCR反应器，SCR反应器入口采用“U”型烟道，在“U”型结构底部设置灰斗及输灰系统，保证不发生积灰堵灰。

配置2台SCR反应器，反应器断面尺寸为13522×11692mm。反应器设计成烟气竖直向下流动，反应器入口设气流均布装置，反应器内部易磨损的部位采用防磨措施。

催化剂选用板式，催化剂的规格尺寸统一，具备相互替换要求。

3.2 氨的喷射系统及喷氨控制

按每台SCR反应器设置一套喷射系统，喷射系统即喷氨格栅，靠近省煤器出口烟道布置，在注入格栅前设调节阀，根据SCR反应器进、出口NOx、O2浓度、烟气温度、烟气流量等计算氨的注入量，通过喷氨流量阀调节，并通过相应计算实时监测混合器内的氨浓度。

3.3 氨喷射混合系统

从气氨缓冲槽出来的氨气压力为0.3～0.4MPa，经流量调节阀之后，分两路分别进入每台反应器前的氨与稀释空气混合器内混合。充分混合的氨/气压力为2～4kPa，经由喷氨格栅进入SCR上升烟道内，在烟气扩散和混合器的作用下，氨气与烟气中的NO混合，并在催化剂的作用下进行还原脱硝反应。

3.4 SCR吹灰系统

每台反应器设蒸汽及声波吹灰系统，吹灰蒸汽取自#4炉空预器吹灰管道，声波吹灰压缩空气取自#4炉仪用气母管。每层催化剂设置4台半伸缩式耙式蒸汽吹灰器，4台声波吹灰器，包括备用层，吹灰器控制纳入脱硝DCS系统。

3.5 氨区系统

氨区包括卸氨压缩机、液氨储罐、液氨泵、液氨蒸发器、缓冲罐、氨气吸收罐、废水池、废水泵等。液氨的供应由液氨槽车运送，利用卸氨压缩机将液氨由槽车输入液氨储罐内。液氨储罐中的液氨在气温高时可以通过自身压力，输送到液氨蒸发器内蒸发为氨气进入氨气缓冲罐，控制缓冲罐一定压力0.3MPa，然后送到脱硝SCR区。

4 脱硝系统运行中的调整

4.1 烟气的调整

在满足NOx脱除率、氨的逃逸率及SO2/SO3转化率的性能保证条件下，SCR系统设计最低连续运行烟温320℃，最高连续运行烟温400℃。当SCR反应器入口烟气温度高于420℃或低于320℃时，应停止喷氨。

SCR反应器内催化剂最高能承受运行温度450℃（每次不超过5h，一年不超过3次）。

4.2 喷氨量的调整

根据锅炉负荷、燃料量、SCR反应器入口NOx浓度和脱硝效率调节喷氨量。

当氨逃逸率超过设定值，而SCR反应器出口NOx浓度高于3ppm时，应减少氨气喷入量，把氨逃逸率降至设计值后，查找氨逃逸率高的原因。

4.3 稀释风流量的调整

稀释风流量应使氨/空气混合物中的氨体积浓度小

于5%。

在氨、空气混合器内，氨与空气应混合均匀。

当停止氨喷射时，应随锅炉运行一直保持稀释风系统运行。

4.4 喷氨混合器喷氨平衡优化调整

当脱硝效率较低而局部氨逃逸率过高时，应对喷氨A/B混合器调节门进行调整。

喷氨混合器喷氨平衡优化调整应采取循序渐进的方式进行：首先将脱硝效率调整到设计值的60%左右，根据SCR反应器出口的NOx浓度分布调节喷氨混合器调节门，然后在SCR反应器出口的NOx浓度分布均匀性改善后，逐渐增加脱硝效率到设计值，并继续调节喷氨支管阀门，使SCR反应器出口的NOx浓度分布均匀。

5 效果

华电潍坊发电有限公司#4机组于2013年7月大修结束，脱硝系统正式投入运行，在BMCR至50%负荷时，脱硝系统装置性能值主要如下：

脱硝装置的NOx脱除率：

脱硝率===82%

式中：

C1—脱硝系统运行时脱硝装置入口处烟气中NOx含量（mg/Nm3）

C2—脱硝系统运行时脱硝装置出口处烟气中NOx含量（mg/Nm3）

脱硝装置出口的氨气浓度即氨的逃逸率0.3ppm。

液氨耗量平均650kg/h。

6 结语

通过脱硝改造，NOx含量由500mg/m3降至90mg/m3，脱硝率达到82%以上，超前达到环保要求，但是由于脱硝装置投入运行时间短，运行调整经验还需进一步积累，以便更好地服务于大气污染治理，达到节能减排的要求。

参考文献

[1] 环保部.火电厂大气污染物排放标准（GB13223-

2011）[S].

[2] 山东省环境保护厅.山东省火电厂大气污染物排放标

准（DB37/664-2013）[S].

[3] 华电潍坊发电有限公司.辅机规程-脱硝部分.

作者简介：陈伟（1974—），男，山东潍坊人，华电潍坊发电有限公司工程师，研究方向：火力发电节能环保。