统调电厂全负荷烟气脱硝控制技术分析及对策

统调电厂全负荷烟气脱硝控制技术分析及对策

杨冬

黑龙江华电齐齐哈尔热电有限公司黑龙江省齐齐哈尔市161000

摘要：在本研究中我们主要针对目前某省统调燃煤机组完成低排量改造，机组在低排量运行时由于脱硝设施温度无法达到省调调峰的相应要求，在处于低负荷运行状态下氮氧化物无法得到达标排放标准，同时相应的排放设备也出现了一些问题，因此本研究主要阐述了对于低负荷烟气脱硝的相应控制要求。

关键词：电厂；全负荷；烟气；脱硝控制技术；对策

目前随着国内工业经济持续低迷，全国很多发电企业急需采取技术创新，目前发电企业机组的平均使用率低于60%。根据研究对某省省内统调机组运行时间为3500小时，其负荷率为60%以下。由于长期处于低负荷的运行状态导致机组在实际运行过程中脱硫区域产生的烟气温度较低，无法满足设备的正常运行条件，为能够满足省调低负荷的运行状况，同时实现低排放的要求，在本研究中我们提出了全负荷SCR脱硫设施的低排放控制技术，希望能给相关工作人员提供帮助。

一、SCR的脱硝系统的控制技术

从目前脱硝技术上来看，有效控制氮氧化物排放的技术包括烟气脱硝和低氮燃烧的技术，然而对于电厂来说目前普遍采用的低氮燃烧，包括低氮燃烧器分级燃烧，空气分解燃烧等相关技术。在燃煤锅炉中烟气脱硝技术包括选择性非催化还原，催化还原以及混合烟气脱硝等技术。截止2016年目前国内用于投入使用的脱硝机组达到了81000mw，占据国内煤电机组容量的12%。而截至2018年底投入使用的烟气脱硝已达96000MW，其中SCR占据93%，而使用选择性非催化还原工艺占6.2%，两种组合使用的工艺占据0.4%米。对于SCR脱硝系统来说催化剂是其主要部件，将会直接影响最终的脱硝效果，而烟气温度会对整体反应效率，催化剂的反应活性具有决定作用，能够影响最终脱硝效率。而国内常使用的催化剂是中温催化剂，正常催化剂活性温度在320到400摄氏度之间，锅炉的省煤器以及空顶器的烟气温度是与该温度比较接近的，因为SCR脱硝通常设置在空顶器和省煤器之间。

目前，国内很多火电厂通常采取的是高温催化剂用于SCR脱硝系统中，其反应温度在三百二十摄氏度到四百二十摄氏度之间，因此有必要对这些SCR脱硝系统进行一定程度的改造，进而使得全负荷区域能够满足氮氧化合物的达标排放，确保催化剂实现高效活性，具体可采取两种改造路线来满足上述要求：首先从外因上来看需要提高脱硝系统的进口排烟温度，改造排烟系统和热力系统，其次，从内因上来看需要采用低温的催化剂。而在本研究中，我们主要针对烟气和热力系统的改造进行分析。

二、控制技术的改造分析

为能够提高电厂的全负荷烟气脱硝系统的进口烟气温度可采取下列方案：比如可以设置省煤器分级，省煤器的烟气旁路设置，省煤器水旁路，设置加热省煤器给水，省煤器的分隔烟道等措施。

三、技术路线分析

首先可以在省煤器加设烟气旁路，具体来看在省煤器的烟道旁路位置可以设置烟气挡板，通过挡板能够控制SCR反应区域进入的烟气量，进一步减少用于省煤器加热的烟气量，能够有效减少省煤器用于水加热的气体量，减少换热量，提高反应区域的入口温度，这种方法相对来说成本低，而且能够显著提升温度，然而会影响最终锅炉的热效率，同时对于旁路挡板的性能要求高，后期很难进行维护处理。旁路的烟气进入脱硝区域之后存在烟气流程的问题，因此这种方法使用率不高。

其次可以也在省煤器设置给水旁路。由于相比烟气换热系数上来看水换热系数要显著降低，在省煤器换热给水中增加旁路，能够减少给水在省煤器的换热量，进一步减少经过省煤气的热损失，提高脱硝系统区域的进口烟气温度，然而这种方法很难显著提升进口处的烟气温度，处于低负荷运行状态下能够提高十摄氏度的温度，而在特殊情况下还会导致省煤器的出口位置，存在水气化现象，进而会不利于设备运行影响锅炉热效率。

设置省煤器的分级布置。目前，国内很多电厂在改造脱硫设备过程中采取的是分级布置省煤器的方法，将原有省煤器排数保持不变的情况下，把热锅过热器和再热器的纵向排数减少，以满足锅炉能够在所要求的工况下实现运行，催化剂区域的烟气温度需要保持在310°℃到400℃之间，相比原来能够提升50℃左右，同时不同省煤器横向排数为71，纵向排数为16，换热面积可当高达1200㎡，相比原有面积省煤器的面积减少程度大，能够确保排烟温度保持不变，不会影响锅炉的热效率，这种方法具有较高的安全性，同时能够提高脱硫区域的进口烟气温度，同时确保脱硝系统能够在50%的负荷状态下实现运行。然而在早期投资成本较高，而且由于很多电厂是一些多年的机组设备，因此在改造上还存在较大难度。整体脱硝区域的引起温度能够提升但无法进行调节，一旦设计不合理将会使得机组处于高负荷状态，进而出现烟气超温的问题。

最后，低负荷状态下提高给水温度可通过省煤器的分级布置。目前国内很多电厂在改造脱硫设备过程中采取的是分级布置省煤器的方法进入之前给水温度，进一步减少给水在省煤气的吸热量，减少热量损失，最终能够提高SCR反应器中的烟气温度，可采取下列方法增加单级低压省煤器或者可以增加低压旁路省煤器，增加旁路高加等方法，单级低压的省煤器实际上就是在空顶气之后增加低压省煤器，这种方法能够充分利用引起温度进行给水加热，提高省煤器的分级布置，同时还能够提升SCR脱硝区域的进口排烟气温度，提高机组热效率。除尘器进口的温度降低，提高除尘效率。其次，高低压旁路省煤器。该方法是在原有的单级低压省煤器的前提下可以在空顶器中增加旁路设置高压省煤器，能够显著提升烟气温度以及热效率。最后可以增加旁路高加，在高加之前可以增加旁路高加，利用汽机高压缸抽气的方式用于给水加热，该方法能够显著提升抽气温度，进而能够确保机组的热效率。

小结

近年来，根据国家有关政策未能够实现资源的可持续性利用，发电企业需要结合自身企业发展情况以及整体的形势背景，综合考虑低负荷状态下的脱硫技术改造，选择最适合企业的改造方案。

参考文献

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[2]丁勇.600MW机组全负荷脱硝的控制策略与应用[C]//2017火电厂超低排放SCR系统升级改造技术研讨会.0.

[3]谢照增，孙亮，袁红玉，etal.600MW机组烟气脱硝SCR系统全负荷投运策略研究及应用[C]//华润电力首阳山节能减排与技术创新交流研讨会.2017.