目前，國內(nèi)火力發(fā)電廠廣泛采用SCR(選擇性催化還原法)控制NOx 的排放。不同的催化劑適宜的反應(yīng)溫度不同，而且脫硝裝置的進(jìn)口煙氣溫度隨鍋爐負(fù)荷變化而變化。當(dāng)鍋爐負(fù)荷降到機(jī)組負(fù)荷50%～60%時(shí)，反應(yīng)器放口溫度較低，一方面催化劑活性會(huì)比較低，另外一方面，還原劑氨與煙氣中的SO3反應(yīng)生成硫酸氫氨會(huì)沉積在催化劑上，進(jìn)一步降低催化劑的活性，甚至造成催化劑不可逆的活性降低。目前，國內(nèi)外SCR 系統(tǒng)大多采用高溫催化劑，反應(yīng)溫度區(qū)間為320℃～420℃，因此有必要對(duì)現(xiàn)有的部分SCR入口煙溫不滿足條件的脫硝裝置進(jìn)行改進(jìn)，使其能夠?qū)M(jìn)入脫硝反應(yīng)器的煙氣進(jìn)行溫度控制，使煙氣進(jìn)入溫度保持在催化劑的反應(yīng)溫度區(qū)間內(nèi)，保證鍋爐在全負(fù)荷區(qū)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)氮氧化物的達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)提高脫硝催化劑的使用壽命。
1火電機(jī)組低負(fù)荷時(shí)SCR入口煙溫情況調(diào)研
通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、調(diào)查問卷的方式，主要對(duì)中電投集團(tuán)內(nèi)典型火電廠(機(jī)組裝機(jī)包括300MW級(jí)、600MW級(jí)、1000MW級(jí);鍋爐主要為煤粉爐，煤種包括貧煤、煙煤、無煙煤、褐煤;燃燒方式包括四角切圓、W型火焰、前后期對(duì)沖燃燒;位置包括東北、西北、中部、華北、東部、西南。)低負(fù)荷時(shí)SCR入口煙溫情況進(jìn)行了調(diào)研。
2 SCR脫硝裝置全負(fù)荷運(yùn)行改造技術(shù)
SCR系統(tǒng)設(shè)置最低運(yùn)行溫度目的是使進(jìn)入SCR反應(yīng)器的煙氣溫度維持在氨鹽沉積溫度之上，以防止生成硫酸氫銨堵塞催化劑孔隙，降低催化劑活性。要實(shí)現(xiàn)SCR脫硝裝置全負(fù)荷運(yùn)行，技術(shù)路線有2條：1、使煙溫適應(yīng)脫硝系統(tǒng)，需要改造鍋爐熱力系統(tǒng)或煙氣系統(tǒng)對(duì)煙溫進(jìn)行控制;2、使催化劑適應(yīng)煙溫，采用低溫催化劑同時(shí)脫除煙氣三氧化硫。目前低溫催化劑及三氧化硫脫除技術(shù)尚處于研發(fā)階段，沒有相關(guān)應(yīng)用業(yè)績，因此本文主要介紹技術(shù)路線1。
提升脫硝裝置入口煙溫目前主要有以下5種方案，即：省煤器分級(jí)、加熱省煤器給水、省煤器煙氣旁路、省煤器水旁路、省煤器分隔煙道。下面對(duì)5種方案及其優(yōu)缺點(diǎn)、適用范圍等進(jìn)行簡單介紹。
(一)省煤器分級(jí)
省煤器分級(jí)即將原單級(jí)布置省煤器分成兩級(jí)布置，一級(jí)布置在SCR反應(yīng)器的入口，另一級(jí)布置在SCR反應(yīng)器出口，在不升高預(yù)熱器入口煙氣溫度的前提下提高SCR反應(yīng)器的入口煙氣溫度。
優(yōu)點(diǎn)：不增加控制系統(tǒng)，不改變整個(gè)熱力系統(tǒng)的熱力分配和運(yùn)行、調(diào)節(jié)方式，不提高排煙溫度，不降低鍋爐熱效率。
缺點(diǎn)：投資成本高、施工難度大、改造工期長，不適合老機(jī)組改造;催化劑運(yùn)行溫度提高，在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)存在催化劑燒結(jié)風(fēng)險(xiǎn)。
(二)加熱省煤器給水
通過抽取蒸汽加熱或者其他方式加熱省煤器給水，減少省煤器煙氣-水的傳熱溫差來減少煙氣-水的換熱，提高省煤器出口煙溫。需要對(duì)鍋爐蒸汽和給水管道實(shí)施改造，增設(shè)臨時(shí)增壓系統(tǒng)。
優(yōu)點(diǎn)：改造工期短，施工簡單。
缺點(diǎn)：增加升溫控制系統(tǒng);煙氣溫度提升有限;排煙溫度提高，鍋爐熱效率
降低。
外高橋第一電廠機(jī)組采用爐水加熱省煤器給水，機(jī)組40%負(fù)荷時(shí)SCR煙氣溫度提升約30℃。
(三)省煤器煙氣旁路
省煤器煙氣側(cè)設(shè)置旁路，在低負(fù)荷時(shí)部分高溫?zé)煔馔ㄟ^旁路，減少省煤器煙氣側(cè)放熱，以提升SCR入口煙溫。
優(yōu)點(diǎn)：煙溫提升效果好，控制簡單。
缺點(diǎn)：煙氣擋板存在積灰卡塞可能;需要對(duì)鍋爐鋼架改造，施工難度及工程量較大;排煙溫度提高，降低鍋爐熱效率。
(四)省煤器水旁路
省煤器水側(cè)設(shè)置旁路，低負(fù)荷時(shí)減少省煤器給水水量，減少水側(cè)吸熱，以提升SCR入口煙溫。
優(yōu)點(diǎn)：投資少，施工簡單、工程量小。
缺點(diǎn)：煙溫提升能力小;旁路水量過大時(shí)，省煤器存在沸騰風(fēng)險(xiǎn);排煙溫度提高，降低鍋爐熱效率。
安徽平圩電廠#1、#2機(jī)組采用省煤器水旁路方案，低負(fù)荷時(shí)SCR入口煙溫提升約10℃。
(五)省煤器分隔煙道
在省煤器煙道內(nèi)設(shè)置分隔板，形成數(shù)個(gè)煙氣通道，在低負(fù)荷時(shí)利用擋板門關(guān)閉相應(yīng)的煙氣通道，減少省煤器吸熱，提高煙氣溫度。
優(yōu)點(diǎn)：改造工程量相對(duì)較少，控制簡單。
缺點(diǎn):擋板門存在積灰卡塞可能;低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，流場(chǎng)惡化，煙氣流速加快，存在省煤器磨損風(fēng)險(xiǎn);排煙溫度提高，降低鍋爐熱效率。
上海吳涇電廠#11機(jī)組采用省煤器分隔煙道方案，在低負(fù)荷時(shí)SCR入口煙溫提升約30℃。
(6)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較
3 結(jié)論
從對(duì)中電投集團(tuán)電廠省煤器出口煙溫調(diào)研情況來看，國內(nèi)有相當(dāng)一部分電廠在低負(fù)荷時(shí)脫硝系統(tǒng)無法連續(xù)運(yùn)行。目前，國家對(duì)污染物排放的要求越來越高，對(duì)電廠而言，NOx排放量的控制至關(guān)重要，低負(fù)荷脫硝系統(tǒng)改造空間和市場(chǎng)巨大。
從低負(fù)荷脫硝技術(shù)方案選擇來看，以上五種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，應(yīng)根據(jù)電廠實(shí)際情況選擇經(jīng)濟(jì)技術(shù)最優(yōu)方案。
從經(jīng)濟(jì)性來看，設(shè)置低負(fù)荷脫硝連續(xù)運(yùn)行裝置，一方面能獲得脫硝電價(jià)的補(bǔ)貼，另一方面能免除NOX排放超標(biāo)繳納的巨額罰款。在獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益時(shí)，同時(shí)滿足國家減排的產(chǎn)業(yè)要求，在環(huán)保方面做出巨大貢獻(xiàn)，具有很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
