SCR對機(jī)組的影響解析.ppt

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

2、器漏風(fēng)就會增加, 因此在鍋爐和空氣預(yù)熱器性能計算中, 要按照增加后的煙氣系統(tǒng)阻力來進(jìn)行設(shè)計, 并采取降低空氣預(yù)熱器漏風(fēng)的措施。,空氣預(yù)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(yùn)行后, 在催化劑的作用下, 部分SO2 會轉(zhuǎn)化成SO3( 稱之為SO2 /SO3 轉(zhuǎn)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(yīng)器中并沒有完全和NOX

3、反應(yīng), 有一部分NH3 會離開反應(yīng)器(稱之為氨的逃逸率, 該數(shù)值一般為3 5uL /L)進(jìn)入空氣預(yù)熱器。,3、煙氣中SO3 和NH3 反應(yīng)生成(NH2)2SO4 在未采用SCR裝置的鍋爐中, 煙氣中SO3 結(jié)露是造成空氣預(yù)熱器低溫腐蝕和堵灰的主要原因。因此, 要通過控制空氣預(yù)熱器冷端平均溫度的方法, 避免或減少結(jié)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(yù)熱器進(jìn)風(fēng)溫度在15以上就可以避免煙氣結(jié)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(yù)熱器結(jié)露型堵灰, 所需要的空氣預(yù)熱器冷端平均溫度將發(fā)生變化。,當(dāng)采用SCR 設(shè)備后, 接近1% 的SO2 會轉(zhuǎn)化成SO3, 這樣酸露點將提高, 在高溫下酸的凝結(jié)量加大, 增加了堵灰的可能性, 對空氣預(yù)熱器冷端平均溫度的要求就會更高。一般情況下, 將空氣預(yù)熱器的進(jìn)風(fēng)溫度控制在15 20 就可以避免結(jié)露型堵灰的情況發(fā)生。當(dāng)設(shè)計煤和校核煤中含硫量的正偏差達(dá)到60% 時, 防止結(jié)露型堵灰所需要的空氣預(yù)熱器冷端平均溫度就會顯著增加, 需要提高空氣預(yù)熱器的進(jìn)風(fēng)溫度。當(dāng)設(shè)計和校核煤中含硫量的正偏差達(dá)到120%以上時, 空氣預(yù)熱器的冷端平均溫度需要90 , 在滿負(fù)荷情況下, 進(jìn)風(fēng)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(jì)性比較差。,當(dāng)SCR 裝置投運(yùn)并噴入還原劑氨后, 在一定的溫度下, SO3 會和NH3 反應(yīng)生成硫酸氨和硫酸氫氨。在空氣預(yù)熱器區(qū)域, 由于SO3 的濃度遠(yuǎn)大于漏氨的濃度, 反應(yīng)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(zhì), 易造成空氣預(yù)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(zhì)中的硫含量、SO2 的氧化率和SCR 系統(tǒng)氨逃逸率有關(guān)。運(yùn)行經(jīng)驗表明, 空氣預(yù)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(yán)重。,2020/9/8,2020/9/8,防止空氣預(yù)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(shù)發(fā)展初期, 采用了較高的漏氨率( 5 10 L /L ) 以及SO2 到SO3 轉(zhuǎn)化率( 1. 5% 2. 5% ), 空氣預(yù)熱器發(fā)生堵灰和低溫腐蝕的現(xiàn)象比較嚴(yán)重, 不得不大規(guī)模對空氣預(yù)熱器進(jìn)行改造。歐洲以及美國SCR 采用了先進(jìn)的技術(shù)指標(biāo), 漏氨率一般設(shè)計范圍為2 5 L/L, SO2到SO3 的轉(zhuǎn)化率控制為1% , 歐洲和美國并未對空氣預(yù)熱器進(jìn)行改造而運(yùn)行良好。,2020/9/8,較低的漏氨率和SO2 氧化率會改善空氣預(yù)熱器的工作條件, 降低漏氨率和SO2 氧化率會導(dǎo)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(guān)的性能指標(biāo)。根據(jù)美國巴威公司多年的運(yùn)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(zhuǎn)化率是比較高的指標(biāo)。 除了采用適當(dāng)?shù)腟O2 氧化率和漏氨率指標(biāo)外, 漏氨的濃度分布、脫硝設(shè)備性能對煤質(zhì)和負(fù)荷的適應(yīng)性、脫硝設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性等因素對空氣預(yù)熱器的影響很大。,2020/9/8,2空氣預(yù)熱器換熱元件使用合適的板型和規(guī)格 空氣預(yù)熱器有多種板型。對于換熱效率較高的FNC板型, 其復(fù)雜的波紋結(jié)構(gòu)形狀容易造成空氣預(yù)熱器堵灰、有SCR 設(shè)備的空氣預(yù)熱器, 應(yīng)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(yù)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(yù)熱器要采用防堵灰性能更好的規(guī)格。,2020/9/8,3空氣預(yù)熱器分段和換熱元件的材料 常規(guī)空氣預(yù)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(yù)器只設(shè)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(yù)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(yùn)后, 煙氣中SO3 含量增加使低溫腐蝕程度增加, 因此在空氣預(yù)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(yù)熱器低溫段堵灰的有力措施。,2020/9/8,SCR回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器,2020/9/8,對于燃用中低含硫量煤種的機(jī)組, 從其綜合分析結(jié)果看, 投運(yùn)SCR 后一般不易發(fā)生結(jié)露型堵灰, 空預(yù)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(dá)到100% 以上時, 建議空氣預(yù)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(zhì)吹灰器 在空氣預(yù)熱器中, 采用蒸汽、低壓水和高壓水多介質(zhì)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(jié)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(dá)到10MPa以上時, 硫酸氫氨型堵灰就可以被順利地清除。 當(dāng)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(yù)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(fēng)機(jī)的影響,2020/9/8,目前前多數(shù)電站用的都是軸流引風(fēng)機(jī)，它有低負(fù)荷運(yùn)行效率高、調(diào)節(jié)范圍大

11、、對負(fù)荷變化反應(yīng)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(fēng)機(jī)的運(yùn)行帶來一系列問題。,2020/9/8,喘振是風(fēng)機(jī)處于不穩(wěn)定工作區(qū)運(yùn)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(fēng)機(jī)及管路系統(tǒng)的劇烈振動。喘振將使風(fēng)機(jī)性能惡化，嚴(yán)重時會使風(fēng)機(jī)系統(tǒng)裝置破壞。 失速是喘振的前提。失速不會對風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)的流量、壓力和功率基本穩(wěn)定，可以連續(xù)運(yùn)行，通過做風(fēng)機(jī)動葉等的相關(guān)調(diào)整，可以使風(fēng)機(jī)脫離失速區(qū)，使鍋爐恢復(fù)正常運(yùn)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(yùn)行，甚至?xí)斐稍O(shè)備的損壞和鍋爐熄火。,2020/9/8,SCR 對風(fēng)機(jī)穩(wěn)定性的影響,軸流通風(fēng)機(jī)的不穩(wěn)定工作區(qū)間較大，加裝SCR裝置以后，若不改變風(fēng)機(jī)，會使原有風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時出現(xiàn)失速和喘振的可能性大大增加，不利于風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)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(yīng)塔內(nèi)的阻力和空預(yù)器增加的阻力三部分。增設(shè)SCR以后，SCR裝置的阻力一般為1KPa左右，空預(yù)器增加的阻力一般為200Pa左右。而整個鍋爐煙風(fēng)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(nèi)的催化劑和空預(yù)器的積灰會加重這一影響。,2020/9/8,若增大風(fēng)機(jī)的壓頭或改用更高壓頭的風(fēng)機(jī)，會在一定程度上緩和以上分析的現(xiàn)象，但高壓風(fēng)機(jī)比低壓風(fēng)機(jī)更容易發(fā)生喘振，運(yùn)行時仍需注意。 所以，對于加裝SCR的機(jī)組，因為SCR的阻力較大，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行更加不穩(wěn)定，容易發(fā)生失速和喘振，要非常注意引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況。必要的時候，改用更大壓頭的風(fēng)機(jī)。,2020/9/8,旁路切換不利于風(fēng)機(jī)和鍋爐安全,SCR旁路分為省煤器旁路和SCR反應(yīng)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(diào)節(jié)，維持SCR反應(yīng)塔中的催化反應(yīng)在最佳的溫度范圍內(nèi)。SCR反應(yīng)塔旁路，連接省煤器出口和空預(yù)器入口，可以使反應(yīng)器在鍋爐低負(fù)荷時減少SCR催化劑的損耗，且有利于SCR的檢修。但SCR反應(yīng)塔旁路在進(jìn)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(jī)組較少采用SCR煙氣旁路，但現(xiàn)役機(jī)組進(jìn)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(yù)熱器傳熱元件的改動和粘污，如吹灰不及時會引起預(yù)熱器傳熱效果變差，鍋爐排煙溫