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火电厂烟气脱硝装置对锅炉运行的影响

北极星电力网新闻中心  来源:电力设备    2018/7/30 8:37:49  我要投稿  
所属频道: 火力发电   关键词: 火力发电 火电厂 脱硝

北极星火力发电网讯:随着我国市场经济发展水平的不断增长和提高,对火力发电厂的要求也越来越高,在火电厂中,燃料还是主要以煤为主,而煤的燃烧会产生大量粉尘等废弃物,面对日益严峻的环保排放要求,我国大部分火电厂都完成了脱硝改造,但是,火电厂引入烟气脱硝装臵后,锅炉运行会受到一定程度的影响,因此,本文主要是对火电厂烟气脱硝装置对锅炉运行的影响进行分析和探讨。

(来源:电力设备)

一、烟气脱硝技术概论

脱硝技术是被广泛应用于火力发电厂烟气脱硝中的技术方法,根据催化剂设备仪器的架设高度不同,被划分为两种形式分别是:高尘段布置设计与低尘段布置设计。其中前者的技术应用特点是烟气热能量温度数值高,对催化剂反应性能有加速、提效作用,并且该布置方法的资金成本投入少、运行维护支出费用经济合理,于是被火力发电厂普遍选择适用。

后者与前者不同,其工作原理和效用与前者的明显区别是减少了的烟气中的飞尘含量,但是因为运行原理、设备操作流程、系统构建过程繁琐复杂,维持运行的资金成本投入高、后续维护管理费用也较高,因而在应用范围上不及前者。

选择性催化还原法脱硝技术由多道反映流程组合构成,其中温度的数值范围设定能够对脱硝催化剂发生最直接的影响作用,并从一定程度上决定到了烟气脱硝技术的实施效果。因此技术管理人员应当保证脱硝催化剂始终处于设计的温度数值之内,从而加速脱硝催化剂的反映效果,提高选择性催化还原法脱硝的技术质量和水平,构建合理、稳定的脱硝反应运行系统。

在选择性催化还原法烟气脱硝技术应用过程中,催化剂种类的选择、性能系数和标准的设定,是影响到烟气脱硝成效质量的核心要点问题。也就是说,如果火力发电厂想要提高烟气脱硝技术水平,最直接有效的又简便的方法就是选择适当的脱硝反应催化剂。对于脱硝催化剂的选用标准为:脱硝反应速度快、脱硝后的排出烟气中氨气含量低、脱硝反应对设施仪器的损坏影响程度轻微。

二、烟气脱硝装置对锅炉运行的影响

1、增加烟道系统阻力

火电厂中烟气脱硝装置反应器多布置在空预器入口以及省煤器出口前的高灰尘区域内,在烟气脱硝装置的运行过程当中,整个烟道的阻力明显增大(包括烟气在烟道传输中的沿程阻力、催化剂自身阻力、以及局部阻力等)。在烟气脱硫反应器内,催化剂多采用分层布置的方案(目前一般将其设置为2+1结构)。同时,烟气脱硫反应器内典型设计烟气流动速度取值为6.0m/s,并设置符合标准尺寸要求的催化剂模件,每层催化剂反应过程中所对应的烟气阻力取值在200.0Pa左右。

在火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5.0℃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。

2、反应器催化剂阻塞

在火电厂选择性催化还原工艺运行过程当中,增设烟气脱硫装置后,化合物与粉尘可能在催化剂表面发生堆积,覆盖活性成分或导致催化剂毛细孔的堵塞,对催化反应产生一定影响。结合已有实践经验来看,这种阻隔反应物与催化剂的接触,降低催化剂活性的问题,主要表现为飞灰颗粒沉积堵塞。

结合已有的现象观察来看:飞灰颗粒沉积会造成催化剂表面的微孔被堵塞,或受到毛细管作用影响,固体颗粒产生结垢并凝结,进而堵塞催化剂表面微孔。出现此问题将会严重威胁到整个火电厂锅炉装置的安全运行,必须引起重视。

分析认为:相较于蜂窝状催化剂而言,用板式催化剂进行催化时的柔性水平更高,出现飞灰颗粒堵塞的可能性较低,且无需工作人员频繁进行清扫维护。此类催化剂在应用于烟气脱硝工艺时需配置16只伸缩式吹灰器,其反应介质多来源于自屏过汽源,按照相关技术标准共布置为2层结构。

在整个反应器投入运行的过程当中,除借助于蒸汽机械式定期吹灰以外,还需要在反应器烟道中增设导流板,以起到疏导烟气流向的目的,同时可发挥减少飞灰沉积量的价值。为解决催化剂表面灰尘大量沉积的问题,还可以在反应室第一层催化剂上方增设网筛。

3、空预器堵塞及腐蚀

一般锅炉增加烟气脱硝系统后烟道的烟气阻力会增加1kPa左右,空气预热器出口段烟气负压增加较多,使得空气预热器漏风差压升高,烟温有所下降。燃料中的硫分在燃烧过程中会产生SO2和SO3,SCR烟气脱硝装置在催化剂V2O5的作用下将更多的SO2转化为SO3。

一般情况下脱硝效率越高,SO2向SO3的转换率也越高,导致烟气中的酸露点温度有所提高,当排烟温度低于酸露点温度时就会使硫酸蒸汽凝结,进而加剧空气预热器冷端腐蚀和堵塞的可能性。

催化剂中的氨与烟气中的NOx反应或者被氧化后,多余的氨被排入下游烟道。烟气中的氨与SO3接触在适当的温度条件(约在230℃左右)下生成硫酸氢铵和硫酸铵。

硫酸氢铵可能沉积在空气预热器中温段及冷段,由于具有很强的粘附性,会吸附烟气中的颗粒物,造成大量灰分粘附在换热器金属表面和层间,引起换热元件堵塞,使得空气预热器的烟气阻力增加、换热效率降低,甚至无法正常运行的现象。

从这一角度上来说,为了预防火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,避免硫酸氢铵和硫酸铵在空预器的沉积与粘附问题,可采取的措施有以下几个方面:

(1)从改进材质属性的角度入手,将火电厂空预器冷端换热元件材质更改为搪瓷耐腐蚀性材质,以达到提高其耐腐蚀性能的目的;

(2)改造空预器冷端吹灰器行程,如从原有的1.2m行程提高至2.0m,通过延长空预器冷端吹灰形程的方式,达到提高吹灰压力蒸汽的目的,以免空预器冷端因积灰或低温腐蚀等质量问题对锅炉运行产生不良影响。

三、结语

由于国内经济发展水平的提升、城市现代化进程的加快,火力发电厂应当对如何优化生产技术,减少对不可再生资源的消耗,降低对生态环境、自然资源的破坏进行思考研究与技术创新,但是火电厂在安装烟气脱硝装置的同时,会导致烟道系统阻力增加、造成反应器催化剂阻塞以及空预器堵塞腐蚀等方面的问题出现,影响锅炉运行效率。

因此,在对火电厂烟气脱硝装置进行设计时,工作人员必须充分考虑烟气脱硝装置对锅炉运行性能产生的影响,通过技术经济评价得出最确切的结论,采取有效措施以确保锅炉运行的经济性与安全性。

(来源:电力设备)

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