电厂烟气脱硝装置对锅炉运行的影响研究

唐 岳/大唐环境产业集团股份有限公司

电厂烟气脱硝装置对锅炉运行的影响研究

唐 岳/大唐环境产业集团股份有限公司

伴随着社会经济的快速进步与发展，工农业用电量开始大规模增加，就此，电力行业遇到了新的发展机遇，基础设施和相关技术也实现了进一步的更新。但是，随之也衍生出了大量的空气污染和环境破坏等不良现象。电厂发电机组的原料主要以煤炭为主，在锅炉运行过程中，则势必会产生大量烟气，其中含有一定的二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物等，对环境和人体都有着严重的损害。所以，为了确保电厂工作人员的身体健康和环境质量，锅炉运行时，必须做好妥善的脱硝处理工作，从而大大降低污染。据此，本文主要对电厂烟气脱硝装置对锅炉运行的影响进行了详细分析。

电厂；烟气；脱硝装置；锅炉运行；影响

一、烟气脱硝装置分析

在目前的火电厂烟气脱硝装置利用中，常见的烟气脱硝方法主要有还原法、半干湿处理法等。其中，还原法烟气脱硫主要用于脱出火电厂烟气中含有的氮氧化物，其在应用的过程中又分为选择性催化还原法、选择性非催化还原法等。该类技术通过对氨或者其他的衍生物作为错话还原剂，使得还原剂与烟气中的丹阳吴志发生反应，从而生成二氧化氮还原反应。这种技术在应用中，其生成的物质主要以氮气和水为主，从而达到脱硝的目的。选择性催化还原反应在应用中，脱硝装置的工作效率可高达90%以上，因此被广泛的应用在国内各地的火电厂烟气脱硝工作中，但是其具备着投入成本高、占地面积大的缺陷，在一些小型的电厂无法得到有效的应用。而选择性非催化还原技术则在这种中小型火电厂中得到有效利用，这是因为这种技术与选择性催化还原法相比有着成本低、占地少的优点，但是其工作效率明显地下，仅仅在50%左右。

二、选择性催化还原烟气脱硝装置对锅炉的影响

（一）增加烟道系统阻力

电厂烟气脱硝装置反应器大多分布在空预器的入口和省煤器的出口前的高灰尘区域，在烟气脱硝装置运行过程中，烟道的阻力会大大增加。在烟气脱硫反应器内，催化剂主要采用分层布置的方式。而且，烟气脱硫反应器内的典型设计烟气流动速度为6m/s，设置与标准尺寸要求相符的催化剂模件，各层催化剂反映过程中，对应的烟气阻力在200Pa左右。在电厂将脱硝装置布置于整个系统内后，烟气脱硝装置的运行会直接增加尾部烟道，导致锅炉散热损失高于布置前。同时，空预器入口位置的烟气温度有明显下降趋势，较布置前温度差异在5℃左右。受此因素影响，会降低整个烟气脱硝装置运行过程中的一次、二次风温，影响空预器冷端烟气温度。

（二）反应器催化剂阻塞

在电厂选择性催化还原工艺运行过程中，安装烟气脱硫装置之后，化合物与粉尘可能会堆积在催化剂表面，覆盖活性成分或者造成催化剂毛细孔被堵塞，从而直接影响催化反应。切实结合已有实践经验分析，阻隔反应物和催化剂的接触，有效降低催化剂的活性，即飞灰颗粒沉积堵塞。飞灰颗粒沉积会直接导致催化剂表面的微孔被堵塞，或者受毛细管作用的影响，固体颗粒产生结垢，发生凝结，从而堵塞催化剂表面出现微孔。这势必会对电厂锅炉装置的安全运行造成直接性的威胁，这就需要电厂相关部门进一步加强重视。与蜂窝状催化剂相比较分析，使用板式催化剂进行催化，柔性水平比较高，出现飞灰颗粒堵塞的可能性就会大大降低，并且不需要工作人员清理和维护。催化剂在应用到烟气脱硝工艺的时候，必须配置16只伸缩式吹灰器，反应介质主要来源于自屏过汽源，严格按照相关技术标准，布置两层结构。在整个反应器投入运行过程中，不仅要借助蒸汽机械式定期吹灰，还要在反应器烟道中安置导流板，从而疏导烟气流向，另外还可以充分发挥减少飞灰沉积量的作用。为了有效解决催化剂表面灰尘沉积的现象，在反应室第一层催化剂上安装网筛。

（三）空预器堵塞及腐蚀

在电厂选择性催化还原工艺的运行过程当中，由于存在SO3成分，则会导致烟气酸露点温度的显著提高，下游设备受到酸腐蚀的可能性较大。若催化还原反应器出口逃逸NH3量大小控制不当，则这部分NH3会直接与烟气中含有的SO3成分形成反应，按照如下关系生成NH4HSO4以及（NH4）2SO4：

以上反映过程中NH4HSO4以及（NH4）2SO4都属于硫酸盐类物质，并且具有易腐蚀以及易粘接的特点。在增设烟气脱硝装置后，NH4HSO4以及（NH4）2SO4会直接附着在空预器换热元件上，导致空预器换热面易受到腐蚀、堵塞等问题的影响，空预器换热面的整体运行性能及安全性也无从得到保障。为了预防电厂锅炉设备运行在增设烟气脱硝装置后产生质量或安全方面的问题，避免NH4HSO4以及（NH4）2SO4在空预器的沉积与粘附问题，可采取一些有效措施。首先，就改进材质属性着手，把电厂空预器冷段换热元件材质，换成搪瓷耐腐蚀性材质，以此实现提高耐腐蚀性。其次，改造空预器冷端吹灰器形成，从既有的1.2m形成提到到2m，通过延长空预器冷端吹灰行程的方式，提高吹灰压力蒸汽，避免空预器冷端由于积灰或者低温腐蚀等质量问题对锅炉运行造成不利影响。

三、电厂烟气脱硝改造对锅炉运行的影响

（一）降低了制粉系统出力

通过对尾部受热面进行选择性催化还原脱销改造之后，对额定负荷的条件，高温省煤器出口烟气的温度和改造之前进行比较，下降了大约40℃，以此有效减少了空气预热器吸热量，但是，热风温度也会降低大约40℃。虽然，热风温度的降低对锅炉燃烧的影响程度并不大，但是，就制粉系统而言，影响比较明显。就改造之后的磨煤机，入口的风温大约会降低30～40℃，导致制粉干燥出力不充足。与此同时，为了确保SCR脱硝装置进口的氮氧化物含量不超标，在运行双制粉系统的同时，关闭小排粉机入口风门，严格控制制粉系统的通风量，积极采取一系列有效措施，可以大大降低制粉系统出力，能够降低大约6%。

（二）氨气逃逸对下游设备产生影响

NH3和氮氧化物相结合产生的化学反应，发生逃逸则会直接影响下游设备，一般会有少量的NH3随着烟气从反应器中逃逸。但是，催化剂在发生反应时，会将部分二氧化硫氧化成三氧化硫，在三氧化硫和NH3相结合时，会进一步生成NH4HSO4与（NH4）2SO4，从而沉积在催化剂的表面和空气预热器换热管上，经过冷凝后，析出晶体，当晶体和烟尘发生混合后，会在很大程度上降低催化剂的活性，从而直接增加了空气预热器的换热阻力和堵塞、腐蚀的风险。

（三）省煤器出口处的水温升高

受高温省煤器吸热面积增加的影响，促使高温省煤器出口位置的水温和改造前比较分析，大约会提高25～29℃，更加接近饱和温度，所以，对汽包出口蒸汽的质量和锅炉自然水循环都会产生一定的影响。

四、结语

总而言之，对烟道阻力的影响，可以通过控制烟道设计和改造进行，而对锅炉热效率的影响，可以通过缩减烟道长度，以此减少散热面积，从而加以控制。在预留位置经过精确计算后，可以把成本控制到最低，需要充分考虑其对锅炉运行的影响，在确保锅炉安全运行的基础上，减少烟气对环境的污染和破坏。

[1]黄梅.浅析火电厂烟气脱硝装置对锅炉运行的影响[J].大科技,2016(18).

[2]贺峰,焦林生,路娟等.电厂烟气脱硝装置对锅炉运行的影响研究[J].科技创新与应用,2013(28):29-29.