北極星大氣網(wǎng)訊:摘要：為了解決寬負(fù)荷脫硝技術(shù)升溫幅度有限、改造成本高的問題，對當(dāng)前的寬負(fù)荷脫硝技術(shù)進(jìn)行研究，提出了一種全負(fù)荷脫硝技術(shù)方案，并將該技術(shù)應(yīng)用于300MW機(jī)組和600MW機(jī)組。結(jié)果表明，該技術(shù)可有效提高SCR入口煙氣溫度，改造費(fèi)用較低；系統(tǒng)投運(yùn)后，可提高SCR入口煙氣溫度至310℃以上，實(shí)現(xiàn)SCR脫硝系統(tǒng)的全負(fù)荷工況運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：寬負(fù)荷脫硝；改造成本；SCR入口煙溫

按照GB13223—2011火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，“十二五”期間，國內(nèi)所有大中型火電廠都將完成脫硝改造。截至2018年，國內(nèi)絕大部分大中型火電機(jī)組已經(jīng)完成脫硝超低排放改造。近年來，隨著風(fēng)電、太陽能等清潔能源的陸續(xù)推廣以及國內(nèi)大型水電站的投運(yùn)，根據(jù)國家政策及行業(yè)要求，火力發(fā)電行業(yè)須配合各類清潔能源發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行，在必要時(shí)段參與調(diào)峰運(yùn)行，國家及地方政策給予一定的調(diào)峰補(bǔ)貼費(fèi)用。但機(jī)組運(yùn)行參數(shù)偏低對機(jī)組，尤其是脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生了重要影響。

目前，國內(nèi)大部分火電廠選擇采用選擇性催化還原脫硝技術(shù)（SCR），但由于SCR催化劑自身的微孔結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)計(jì)運(yùn)行溫度值時(shí)，煙氣中的NH4HSO4由氣態(tài)凝結(jié)為液態(tài)，易發(fā)生催化劑的NH4HSO4中毒問題。由于機(jī)組長時(shí)間參與調(diào)峰運(yùn)行，SCR入口的煙氣溫度偏低，導(dǎo)致出現(xiàn)催化劑NH4HSO4中毒，催化劑活性降低，SCR脫硝效率降低，脫硝系統(tǒng)用氨量增加、氨逃逸率上升的問題。同時(shí)，在火電廠運(yùn)行時(shí)，要求脫硝系統(tǒng)在并網(wǎng)時(shí)即投入運(yùn)行，這無疑對煙氣溫度提出了更高的要求。

對此，國內(nèi)外的專家學(xué)者提出了多種寬負(fù)荷脫硝技術(shù)，但都有利弊，也無法有效滿足全負(fù)荷范圍內(nèi)脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行要求。鑒于此，筆者針對當(dāng)前的寬負(fù)荷脫硝技術(shù)展開研究，提出了一種全負(fù)荷脫硝技術(shù)，并對該技術(shù)在300MW機(jī)組和600MW機(jī)組的應(yīng)用效果進(jìn)行了分析。

1技術(shù)現(xiàn)狀

1.1省煤器煙氣旁路

在尾部煙道處新增一路煙道旁路，煙道旁路入口接在省煤器入口，出口接在SCR的煙道入口。煙道旁路上設(shè)置有擋板門，負(fù)荷較高時(shí)，擋板門關(guān)閉；負(fù)荷較低時(shí)，擋板門開啟，省煤器入口的高溫?zé)煔馀cSCR煙道入口的低溫?zé)煔饣旌希瑥亩岣逽CR入口的煙氣溫度，滿足低負(fù)荷時(shí)SCR催化劑的運(yùn)行溫度要求。但受省煤器進(jìn)口煙氣溫度的限制，該技術(shù)僅能提高SCR入口煙氣溫度0～20℃，溫度提升幅度有限。

1.2省煤器給水旁路

在省煤器給水管道上新增一路給水旁路，給水旁路連接在省煤器進(jìn)口集箱前、省煤器出口集箱后的給水管道上。給水旁路上設(shè)置調(diào)節(jié)閥門，負(fù)荷較高時(shí)，調(diào)節(jié)閥門關(guān)閉；負(fù)荷較低時(shí)，調(diào)節(jié)閥門開啟，部分給水流經(jīng)旁路管道，減少省煤器內(nèi)的給水流量，從而減少省煤器內(nèi)的換熱量，提高省煤器出口煙氣溫度，滿足低負(fù)荷時(shí)SCR催化劑的運(yùn)行溫度要求。但該技術(shù)的溫度提升幅度有限，僅能提高SCR入口煙氣溫度0～10℃。

1.3省煤器分級

減小原省煤器的部分面積，并在SCR反應(yīng)器后增設(shè)一級省煤器，總體保持省煤器的吸熱量不變。在低負(fù)荷給水時(shí)，SCR反應(yīng)器前省煤器的面積減小，其吸熱量減少，省煤器出口煙氣溫度提高，滿足低負(fù)荷時(shí)SCR催化劑的運(yùn)行溫度要求。但該方案涉及省煤器和集箱的改造，改造費(fèi)用很高，同時(shí)高負(fù)荷時(shí)有可能出現(xiàn)SCR入口煙氣溫度超溫的問題。

1.4“0”號高加技術(shù)

系統(tǒng)新增1臺(tái)高壓加熱器，在汽輪機(jī)高壓缸上增加1個(gè)新的抽汽口，高壓加熱器的水側(cè)與給水管道連接。當(dāng)負(fù)荷較低時(shí)，高壓加熱器啟用，通過新增的抽汽加熱流經(jīng)高壓加熱器的給水，從而提高給水溫度，降低省煤器內(nèi)給水與煙氣的傳熱溫差，減少省煤器的換熱量，提高省煤器出口煙氣溫度，滿足低負(fù)荷時(shí)SCR催化劑的運(yùn)行溫度要求。但該技術(shù)的溫度提升幅度有限，僅能提高SCR入口煙氣溫度0～10℃。同時(shí)，由于新增設(shè)備為高壓容器，改造費(fèi)用較高。

1.5給水再循環(huán)技術(shù)

系統(tǒng)新增給水再循環(huán)管路，通過新增的爐水循環(huán)泵，將下降管的高溫爐水送至省煤器入口的給水管道中。當(dāng)負(fù)荷較低時(shí)，給水再循環(huán)系統(tǒng)啟用，通過高溫爐水與省煤器的給水混合，提高省煤器進(jìn)口的給水溫度，降低省煤器內(nèi)給水與煙氣的傳熱溫差，減少省煤器的換熱量，提高省煤器出口的煙氣溫度，滿足低負(fù)荷時(shí)SCR催化劑的運(yùn)行溫度要求。使用該技術(shù)提升SCR入口煙氣溫度0～15℃，同時(shí)改造費(fèi)用較高。

1.6全負(fù)荷脫硝改造技術(shù)

以上技術(shù)只能在一定程度上擴(kuò)大SCR脫硝催化劑的運(yùn)行負(fù)荷范圍，無法滿足全負(fù)荷工況下的運(yùn)行要求。因此，筆者提出了一種改進(jìn)的全負(fù)荷脫硝改造技術(shù)，即全負(fù)荷脫硝旁路煙道技術(shù)。系統(tǒng)新增一組旁路煙道，旁路煙道進(jìn)口連接在轉(zhuǎn)向室后的豎井煙道上、低溫過熱器或低溫再熱器前，旁路煙道出口連接在省煤器出口的主煙道上，旁路煙道上設(shè)置有調(diào)節(jié)擋板，省煤器出口的主煙道上裝有調(diào)溫?zé)煔鈸醢澹鐖D1所示。

當(dāng)負(fù)荷較低時(shí)，旁路煙道上的調(diào)節(jié)擋板開啟，轉(zhuǎn)向室的高溫?zé)煔馀c省煤器出口的煙氣混合，從而提高了SCR入口的煙氣溫度，滿足低負(fù)荷時(shí)SCR催化劑的運(yùn)行溫度要求。通過旁路煙道上的調(diào)節(jié)擋板以及省煤器出口主煙道上調(diào)溫?zé)煔鈸醢宓南嗷ヅ浜希摷夹g(shù)的溫度提升幅度達(dá)到50℃以上，可以滿足鍋爐在全負(fù)荷工況下的SCR運(yùn)行要求，同時(shí)，該方案的改造費(fèi)用很低。

2應(yīng)用效果及分析

2.1機(jī)組概況

A電廠5號機(jī)組裝機(jī)容量600MW，該機(jī)組所用鍋爐為東方鍋爐廠制造的自然循環(huán)鍋爐，鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量為2070t/h，過熱蒸汽出口溫度為541℃，再熱蒸汽流量為1768.2t/h。燃燒器為旋流式、前后墻對沖布置，機(jī)組煙道布置為雙通道煙道，并設(shè)置有調(diào)節(jié)擋板。

B電廠2號機(jī)組裝機(jī)容量300MW，該機(jī)組所用鍋爐為哈爾濱鍋爐廠制造的自然循環(huán)鍋爐，鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量為1025t/h，過熱蒸汽出口溫度為540℃，再熱蒸汽流量為866.9t/h。燃燒器為四角切圓布置，機(jī)組煙道布置為單通道煙道。

2臺(tái)鍋爐SCR脫硝設(shè)施運(yùn)行存在以下問題：脫硝催化劑有使用溫度要求，一般在300～410℃溫度范圍內(nèi)。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷較高時(shí)，脫硝裝置進(jìn)口煙溫正好在催化劑正常運(yùn)行范圍；當(dāng)機(jī)組負(fù)荷較低時(shí)，脫硝裝置進(jìn)口煙溫較低，低于催化劑的正常使用溫度。這將致使電廠在低負(fù)荷時(shí)只能將脫硝裝置解列運(yùn)行，從而煙氣NOx排放的質(zhì)量濃度高于50mg/Nm3，給環(huán)境帶來不利的影響。

綜上所述，當(dāng)摻燒比為5.54%時(shí)，垃圾焚燒廠污泥協(xié)同焚燒對煙氣污染物的排放影響較小，總體可控，原有煙氣凈化系統(tǒng)脫酸反應(yīng)塔增設(shè)頂部堿液脫酸系統(tǒng)作為應(yīng)急脫酸單元，滿足酸性氣體的處理要求。

3結(jié)語

a)生活垃圾焚燒廠污泥干化及協(xié)同焚燒的應(yīng)用，能夠利用現(xiàn)有的焚燒系統(tǒng)、汽輪機(jī)抽汽系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)、除塵除臭系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)對市政污泥的無害化、減量化和資源化處理。

b)設(shè)計(jì)污泥干化至含水率40%，摻燒比為5.54%。在此前提下，污泥熱值與生活垃圾熱值接近，不影響焚燒系統(tǒng)運(yùn)行效果；污泥在儲(chǔ)存、干化、運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的臭氣和粉塵經(jīng)尾氣處理或機(jī)械排風(fēng)引至垃圾池并焚燒處理，防止臭氣和粉塵外溢；采用水平刮板輸送機(jī)和大傾角刮板輸送機(jī)等上料至焚燒爐進(jìn)料斗的干污泥輸送及投料方式，自動(dòng)化程度較高，生活垃圾能夠充分混合；當(dāng)摻燒比為5.54%時(shí)，垃圾焚燒廠污泥協(xié)同焚燒對煙氣污染物排放的影響較小，總體可控。