1、SCR對機組的影響,生產(chǎn)準備部 2015年10月27日,2020/9/8,SCR反應區(qū)工藝描述 SCR反應器布置在省煤器與空預器之間的高含塵區(qū)域，SCR反應器位于鍋爐下游的煙道上，氨噴射格柵位于反應器上游的煙道上；因此，在反應器入口處，通過導流板，能使氨氣/空氣混合氣體在煙氣中均勻分布。在反應器中，氨與煙氣中的NOx發(fā)生反應，生成氮氣和水；然后煙氣進入空預器進行熱交換后進入除塵器。,2020/9/8,2020/9/8,2020/9/8,2020/9/8,2020/9/8,SCR對空預期的影響,鍋爐的SCR脫銷裝置投入運行后, 鍋爐煙氣系統(tǒng)阻力將增加1000Pa, 空氣預熱器煙風間壓差和空氣預熱

2、器漏風就會增加, 因此在鍋爐和空氣預熱器性能計算中, 要按照增加后的煙氣系統(tǒng)阻力來進行設計, 并采取降低空氣預熱器漏風的措施。,空氣預熱器煙氣阻力增加的原因,1、煙氣中SO3 含量增加 燃料中的硫分在鍋爐燃燒過程中會生成SO2和SO3。一般情況下, 在省煤器出口處, 煙氣中的SO3 在SOx中所占比例接近1%。脫硝裝置投入運行后, 在催化劑的作用下, 部分SO2 會轉化成SO3( 稱之為SO2 /SO3 轉化率, 該數(shù)值一般小于1.5% ) , 使煙氣中SO3 的含量增加。,2020/9/8,2、煙氣中增加了一定濃度的NH3 在SCR 中, 作為還原劑的NH3, 在反應器中并沒有完全和NOX

3、反應, 有一部分NH3 會離開反應器(稱之為氨的逃逸率, 該數(shù)值一般為3 5uL /L)進入空氣預熱器。,3、煙氣中SO3 和NH3 反應生成(NH2)2SO4 在未采用SCR裝置的鍋爐中, 煙氣中SO3 結露是造成空氣預熱器低溫腐蝕和堵灰的主要原因。因此, 要通過控制空氣預熱器冷端平均溫度的方法, 避免或減少結露造成的腐蝕和堵灰。在評估堵灰性能的時候, 要根據(jù)煙氣中的各種成分(包括灰分、水分、過量空氣系數(shù)、SO3 的含量等)綜合考慮。 在排煙溫度大于120時, 空氣預熱器進風溫度在15以上就可以避免煙氣結露而造成的堵灰和低溫腐蝕。在采用了SCR 以后, 由于煙氣中SO3 的濃度增加, 為了避

4、免空氣預熱器結露型堵灰, 所需要的空氣預熱器冷端平均溫度將發(fā)生變化。,當采用SCR 設備后, 接近1% 的SO2 會轉化成SO3, 這樣酸露點將提高, 在高溫下酸的凝結量加大, 增加了堵灰的可能性, 對空氣預熱器冷端平均溫度的要求就會更高。一般情況下, 將空氣預熱器的進風溫度控制在15 20 就可以避免結露型堵灰的情況發(fā)生。當設計煤和校核煤中含硫量的正偏差達到60% 時, 防止結露型堵灰所需要的空氣預熱器冷端平均溫度就會顯著增加, 需要提高空氣預熱器的進風溫度。當設計和校核煤中含硫量的正偏差達到120%以上時, 空氣預熱器的冷端平均溫度需要90 , 在滿負荷情況下, 進風溫度為50 才能夠滿足

5、, 此時的排煙溫度為140 , 鍋爐熱效率下降較多, 經(jīng)濟性比較差。,當SCR 裝置投運并噴入還原劑氨后, 在一定的溫度下, SO3 會和NH3 反應生成硫酸氨和硫酸氫氨。在空氣預熱器區(qū)域, 由于SO3 的濃度遠大于漏氨的濃度, 反應生成的銨鹽基本上是硫酸氫氨。硫酸氫氨在150 200 會發(fā)生沉積, 變成一種很粘稠的物質, 易造成空氣預熱器堵灰, 形成的積灰清除比較困難。硫酸氫氨型堵灰主要和煤質中的硫含量、SO2 的氧化率和SCR 系統(tǒng)氨逃逸率有關。運行經(jīng)驗表明, 空氣預熱器的分段位于硫酸氫氨的沉積區(qū)時, 該分段處的堵灰現(xiàn)象尤為嚴重。,2020/9/8,2020/9/8,防止空氣預熱器堵灰和低

6、溫腐蝕的措施,1控制或降低SO2 的氧化率和氨逃逸率 在日本SCR技術發(fā)展初期, 采用了較高的漏氨率( 5 10 L /L ) 以及SO2 到SO3 轉化率( 1. 5% 2. 5% ), 空氣預熱器發(fā)生堵灰和低溫腐蝕的現(xiàn)象比較嚴重, 不得不大規(guī)模對空氣預熱器進行改造。歐洲以及美國SCR 采用了先進的技術指標, 漏氨率一般設計范圍為2 5 L/L, SO2到SO3 的轉化率控制為1% , 歐洲和美國并未對空氣預熱器進行改造而運行良好。,2020/9/8,較低的漏氨率和SO2 氧化率會改善空氣預熱器的工作條件, 降低漏氨率和SO2 氧化率會導致催化劑體積和成本的增加, 必須根據(jù)性價比的原則來確定

7、有關的性能指標。根據(jù)美國巴威公司多年的運行經(jīng)驗, 對于含硫量較低的燃煤, 不大于3L /L的漏氨率和不大于1% 的SO2 到SO3 的轉化率是比較高的指標。 除了采用適當?shù)腟O2 氧化率和漏氨率指標外, 漏氨的濃度分布、脫硝設備性能對煤質和負荷的適應性、脫硝設備運行的穩(wěn)定性等因素對空氣預熱器的影響很大。,2020/9/8,2空氣預熱器換熱元件使用合適的板型和規(guī)格 空氣預熱器有多種板型。對于換熱效率較高的FNC板型, 其復雜的波紋結構形狀容易造成空氣預熱器堵灰、有SCR 設備的空氣預熱器, 應該采用不易堵灰, 有較高換熱效率的雙波紋型( DU )。同樣是雙波紋型, 不同的規(guī)格其防堵灰的性能也會有

8、差別。因此, 在空氣預熱器的高溫和低溫段, 要選用不同規(guī)格的雙波紋換熱板, 低溫段預熱器要采用防堵灰性能更好的規(guī)格。,2020/9/8,3空氣預熱器分段和換熱元件的材料 常規(guī)空氣預熱器分為高、中、低溫三段布置。其中, 中溫段和低溫段的分界位于硫酸氫氨的沉降溫度區(qū), 此處易發(fā)生堵灰現(xiàn)象。采用合并中低溫段, 空預器只設高溫和低溫兩段, 這樣就避免了在硫酸氫氨沉積區(qū)域分段、空氣預熱器分段處局部堵灰狀況的惡化造成的瓶頸。 從上述分析可知道, 脫硝裝置投運后, 煙氣中SO3 含量增加使低溫腐蝕程度增加, 因此在空氣預熱器低溫段使用Corten 鋼或鍍搪瓷的元件。搪瓷元件可以防止低溫腐蝕, 搪瓷表面比較光

9、滑,受熱元件不易沾污, 即使受到沾污也易于清除。采用鍍搪瓷的換熱元件是防止空氣預熱器低溫段堵灰的有力措施。,2020/9/8,SCR回轉式預熱器,2020/9/8,對于燃用中低含硫量煤種的機組, 從其綜合分析結果看, 投運SCR 后一般不易發(fā)生結露型堵灰, 空預器可以采用兩段布置, 低溫段使用Corten鋼換熱元件?；蛘甙凑粘Ｒ?guī)的三段布置, 低溫段采用鍍搪瓷元件。 如果煤源不穩(wěn)定, 實際燃用的煤種硫分的正偏差可能長期達到100% 以上時, 建議空氣預熱器采用兩段布置, 低溫段使用鍍搪瓷元件。,2020/9/8,4采用多介質吹灰器 在空氣預熱器中, 采用蒸汽、低壓水和高壓水多介質吹灰; 蒸汽吹灰

10、采用在線式, 低壓水沖洗采用離線操作。對于結露型堵灰, 蒸汽和低壓水沖洗可以取得較好的清洗效果; 對于硫酸氫氨型堵灰, 采用高壓水沖洗才能保證清洗效果。,2020/9/8,2020/9/8,一般吹灰蒸汽壓力為1MPa, 低壓水壓力為0. 5MPa。高壓水壓力達到10MPa以上時, 硫酸氫氨型堵灰就可以被順利地清除。 當燃煤中的含硫量波動較大時, 有時燃用較高含硫量的煤種, 也會造成空氣預熱器硫酸氫氨型堵灰加劇以及煙氣流動阻力急劇上升。因此,保留高壓水沖洗的手段是必要的。,2020/9/8,SCR對引風機的影響,2020/9/8,目前前多數(shù)電站用的都是軸流引風機，它有低負荷運行效率高、調節(jié)范圍大

11、、對負荷變化反應快等一系列優(yōu)點，但可靠性不高、不穩(wěn)定區(qū)間大、容易產(chǎn)生失速和喘振。SCR的加裝改變了煙道的阻力特性，勢必給軸流式引風機的運行帶來一系列問題。,2020/9/8,喘振是風機處于不穩(wěn)定工作區(qū)運行時，可能會出現(xiàn)流量、全壓大幅度波動的情況。它會引起風機及管路系統(tǒng)的劇烈振動。喘振將使風機性能惡化，嚴重時會使風機系統(tǒng)裝置破壞。 失速是喘振的前提。失速不會對風機和燃燒有太大的影響，但喘振會給鍋爐造成很大的危害。失速發(fā)生時，盡管葉輪附近的工況有波動，但整臺風機的流量、壓力和功率基本穩(wěn)定，可以連續(xù)運行，通過做風機動葉等的相關調整，可以使風機脫離失速區(qū)，使鍋爐恢復正常運行。但喘振發(fā)生時，因流量、壓力

12、和功率的大幅度脈動，鍋爐將無法維持正常運行，甚至會造成設備的損壞和鍋爐熄火。,2020/9/8,SCR 對風機穩(wěn)定性的影響,軸流通風機的不穩(wěn)定工作區(qū)間較大，加裝SCR裝置以后，若不改變風機，會使原有風機在運行時出現(xiàn)失速和喘振的可能性大大增加，不利于風機的安全運行。 SCR裝置對鍋爐的影響主要是因為它增加了鍋爐煙氣系統(tǒng)的阻力。增加的阻力一般分為增加的煙道阻力、SCR反應塔內的阻力和空預器增加的阻力三部分。增設SCR以后，SCR裝置的阻力一般為1KPa左右，空預器增加的阻力一般為200Pa左右。而整個鍋爐煙風系統(tǒng)的阻力為20003000Pa（BMCR工況，300600MW），可見，SCR裝置的阻力

13、將占整個鍋爐系統(tǒng)阻力的很大部分，它會在很大程度上影響鍋爐系統(tǒng)的煙道阻力特性。 同時，SCR內的催化劑和空預器的積灰會加重這一影響。,2020/9/8,若增大風機的壓頭或改用更高壓頭的風機，會在一定程度上緩和以上分析的現(xiàn)象，但高壓風機比低壓風機更容易發(fā)生喘振，運行時仍需注意。 所以，對于加裝SCR的機組，因為SCR的阻力較大，風機的運行更加不穩(wěn)定，容易發(fā)生失速和喘振，要非常注意引風機的運行情況。必要的時候，改用更大壓頭的風機。,2020/9/8,旁路切換不利于風機和鍋爐安全,SCR旁路分為省煤器旁路和SCR反應塔旁路兩種。 省煤器旁路從省煤器入口直接通往SCR入口，可以通過煙氣的調節(jié)，維持SCR反應塔中的催化反應在最佳的溫度范圍內。SCR反應塔旁路，連接省煤器出口和空預器入口，可以使反應器在鍋爐低負荷時減少SCR催化劑的損耗，且有利于SCR的檢修。但SCR反應塔旁路在進行旁路切換時不利于鍋爐的安全。 鑒于以上原因，目前新建鍋爐機組較少采用SCR煙氣旁路，但現(xiàn)役機組進行SCR改造時采用SCR煙氣旁路的較多。,2020/9/8,2020/9/8,SCR對鍋爐性能與安全性的影響,2020/9/8,由于空氣預熱器傳熱元件的改動和粘污，如吹灰不及時會引起預熱器傳熱效果變差，鍋爐排煙溫