全负荷SCR脱硝技术分析

1、1全负荷SCR脱硝技术分析2015年8月近零排放形势下的脱硝改造一、背景与需求一、背景与需求n截至2012年底为止，约90%的机组建设或进行了低氮燃烧改造，脱硝装机容量达2.3亿kW，其中SCR占99%以上。n随着火电厂大气污染物排放标准对氮氧化物排放提出了更高的要求，特别是“近零排放”的提出，电力行业面临着前所未有的压力。n社会用电结构发生的变化导致燃煤火电机组出现大面积、长时间的低负荷运行，这给脱硝系统的正常投运带来了极为不利的影响。2二、机组低负荷运行对脱硝系统的影响二、机组低负荷运行对脱硝系统的影响3n1、SCR系统设置了最低运行温度，当SCR入口烟温低于最低运行温度时则会导致脱硝系统

2、不能启动运行或者被迫退出运行。n2、烟气温度降低到低于催化剂的最佳反应温度时，氨分子与SO3和H2O反应生成（NH4）2SO4或NH4HSO4，减少了与NOX的反应几率；生成物附着在催化剂表面，引起催化剂微孔道堵塞，降低催化剂的活性和脱硝效率。三、全负荷三、全负荷SCR脱硝技术（脱硝技术（1）4nSCR反应器中的烟气温度一般设计要求为320420之间，当机组降到低负荷运行时SCR入口很难达到这一温度窗口，将导致脱硝系统不能投运。而日益严格的环保要求则需要全天候的脱硝，因此全负荷SCR脱硝技术应运而生。三、全负荷三、全负荷SCR脱硝技术（脱硝技术（2）51、全负荷脱硝技术主要是从两个方面解决、全

3、负荷脱硝技术主要是从两个方面解决SCR入口烟温入口烟温低于脱硝系统最低运行温度的问题。低于脱硝系统最低运行温度的问题。1.1 低温低温SCR技术技术催化剂改造为低温催化剂，使得催化剂能够满足低负荷时的烟气温度的运行要求。1.2 提高进入提高进入SCR烟气的温度烟气的温度控制机组任意负荷下反应器烟气的温度均320420，改造方案主要有：（1）增加省煤器烟气旁路；（2）增加省煤器工质旁路；（3）省煤器采取分组布置；（4）低负荷时提高给水温度。现在低温催化剂技术尚在实验室阶段，未能工程应用现在低温催化剂技术尚在实验室阶段，未能工程应用三、全负荷三、全负荷SCR脱硝技术（脱硝技术（3）61.2.1 增

4、加省煤器烟气旁路增加省煤器烟气旁路方案描述方案描述：在省煤器进口位置的烟道上开孔，抽一部分烟气通过旁路至SCR接口处，设置烟气挡板，增加部分钢结构，在低负荷时减少经过省煤器用于给水加热的烟气，提高进入SCR反应区的烟气温度。三、全负荷三、全负荷SCR脱硝技术（脱硝技术（4）7增加烟气旁路的优点增加烟气旁路的优点：n投资成本较低，实施简单，增加设备少。增加烟气旁路的缺点增加烟气旁路的缺点：n提高了锅炉排烟温度，降低锅炉热效率（0.5%1.5%） ；n旁路烟气挡板门处容易发生积灰、卡涩，还可能导致烟气内漏，在关闭状态也会影响锅炉热效率；n在满负荷时内漏烟气可能会使反应器内烟温超过400，有可能因催

5、化剂的烧结而导致活性降低。如果机组长期运行在低负荷区间，该方法有一定优势如果机组长期运行在低负荷区间，该方法有一定优势三、全负荷三、全负荷SCR脱硝技术（脱硝技术（5）81.2.2 增加省煤器工质旁路增加省煤器工质旁路方案描述方案描述：从省煤器进口集箱之前直接将部分给水短路，引至下降管。给水旁路在低负荷时通过调节阀调节旁路给水流量，是省煤器进水量减少来降低省煤器的吸热，使省煤器出口烟温提高。三、全负荷三、全负荷SCR脱硝技术（脱硝技术（6）9增加工质旁路的优点增加工质旁路的优点：n改造相对简单，烟温调节区间要求不高（10以内）时可适当考虑。增加工质旁路的缺点增加工质旁路的缺点：n由于省煤器给水

6、的换热系数远小于烟气，所以给水旁路调节烟温的效果不明显；n由于进入省煤器的给水量减少，会导致省煤器出口超温；n省煤器给水旁路的存在降低了给水与烟气的换热效果，使得排烟温度升高，降低了锅炉热效率（0.5%1.5%）。三、全负荷三、全负荷SCR脱硝技术（脱硝技术（7）101.2.3 省煤器采取分级布置省煤器采取分级布置方案描述方案描述：将原有省煤器靠烟气下游部分受热面拆除，在SCR反应器后增设一定的省煤器受热面。给水先通过位于SCR反应器后面的省煤器，再引至位于SCR反应器前面的省煤器。这样通过减少烟气在SCR之前的传热面实现提高烟温的目的。三、全负荷三、全负荷SCR脱硝技术（脱硝技术（8）11省

7、煤器分级布置的优点省煤器分级布置的优点：n锅炉的总的热量分配和排烟温度与改造前相比基本保持不变，保证了锅炉热效率不受影响；nSCR入口烟温可提升范围大。省煤器分级布置的缺点省煤器分级布置的缺点：n省煤器改造量大，投资成本相对较高；n改造后脱硝催化剂的运行温度整体提高，可能偏离催化剂的最佳反应温度，有催化剂烧结的风险；n增设的SCR后省煤器需要一定空间安装，场地要求更高。省煤器分级布置适用于新建机组省煤器分级布置适用于新建机组三、全负荷三、全负荷SCR脱硝技术（脱硝技术（9）121.2.4 低负荷时提高给水温度低负荷时提高给水温度方案描述方案描述：低负荷时通过提高省煤器前给水的温度以达到减少给水

8、在省煤器处的吸热量，从而减少烟气在省煤器处的热量损失，最终达到提高SCR反应器中烟气温度的目的。提高给水温度的措施主要有炉水给水混合提温、增加低压省煤器、弹性回热技术（可调式抽汽补充加热锅炉给水）。三、全负荷三、全负荷SCR脱硝技术（脱硝技术（10）131.2.4.1 炉水给水混合提温系统炉水给水混合提温系统（GRS）方案描述方案描述：利用炉水泵或是增加循环泵，将省煤器出口或汽包下降管的部分高温热水送入省煤器进口混合，从而提高和控制省煤器入口水温，减小省煤器传热温差，间接提高省煤器出口烟温。三、全负荷三、全负荷SCR脱硝技术（脱硝技术（11）14炉水给水混合提温的优点炉水给水混合提温的优点：n

9、改造难度相对较小，投资成本比较低。炉水给水混合提温的缺点炉水给水混合提温的缺点：n对循环泵可靠性要求较高，机组经济性会有所下降； 炉水给水混合提温系统（炉水给水混合提温系统（GRSGRS）适用于亚临界和超高压的汽包锅）适用于亚临界和超高压的汽包锅炉，包括自然循环汽包炉和强迫循环汽包炉炉，包括自然循环汽包炉和强迫循环汽包炉三、全负荷三、全负荷SCR脱硝技术（脱硝技术（12）151.2.4.2 增加低压省煤器增加低压省煤器方案描述方案描述：在空预器后电除尘前增加低压省煤器，利用烟气余热加热给水，提高进入省煤器的给水温度，减少烟气换热，提高进入SCR反应器的烟气温度。三、全负荷三、全负荷SCR脱硝技

10、术（脱硝技术（13）16增加低压省煤器的优点增加低压省煤器的优点：n利用锅炉烟气余热，降低了锅炉整体排烟温度，提升了锅炉热效率。增加低压省煤器的缺点增加低压省煤器的缺点：n低压省煤器积灰、含尘烟气冲刷、低温腐蚀的风险比较大； 使用技术先进的低压省煤器可以提高锅炉热利用率，结合其他使用技术先进的低压省煤器可以提高锅炉热利用率，结合其他提升提升SCRSCR入口烟温的方法同时使用可以弥补其他方法增加排烟入口烟温的方法同时使用可以弥补其他方法增加排烟温度的缺点。温度的缺点。三、全负荷三、全负荷SCR脱硝技术（脱硝技术（14）171.2.4 弹性回热技术（可调式弹性回热技术（可调式抽汽补充加热锅炉给水）

11、抽汽补充加热锅炉给水）方案描述方案描述：在高压缸处选择一个合适的抽汽点，并相应增加一个抽汽可调式的给水加热器。在负荷降低时通过调门控制加热器入口压力，从而维持给水温度基本不变。使得低负荷下省煤器入口水温提高，出口烟温相应上升。三、全负荷三、全负荷SCR脱硝技术（脱硝技术（15）18弹性回热技术的优点弹性回热技术的优点：n增加了低负荷下的抽汽量，提高了热力系统的循环效率；n提高了机组的调频能力和调频经济性，确保了机组调频运行的安全性；n减少了水冷壁前给水的欠焓，提升了锅炉的水动力安全性。弹性回热技术的缺点弹性回热技术的缺点：n减少了省煤器的传热温差，提高了排烟温度； 弹性回热技术具有很好的应用案

12、例（上海外高桥三厂），同时弹性回热技术具有很好的应用案例（上海外高桥三厂），同时其结合锅炉、汽机各系统的应用难度也比较高其结合锅炉、汽机各系统的应用难度也比较高四、主要全负荷四、主要全负荷SCR脱硝技术的比较脱硝技术的比较19五、推荐的技术方案（五、推荐的技术方案（1）20通过对各种技术方案的分析和比较，再考虑各种方案的结合效果，可以推荐以下技术方案：n方案方案1 1：弹性回热技术：弹性回热技术+ +低压省煤器低压省煤器n方案方案2 2：烟气旁路：烟气旁路+ +给水低温换热器给水低温换热器五、推荐的技术方案（五、推荐的技术方案（2）21方案一分析：用弹性回热技术提高烟温，也会提高排烟温度，通过

13、低压省煤器增加了锅炉热效率，将排烟温度又降下去，同时保证改造的性能的经济指标。五、推荐的技术方案（五、推荐的技术方案（3）22方案二改造内容方案二改造内容：本方案是在省煤器烟气旁路改造方案的基础上进行了一些改进，在SCR反应器和空预器之间增加了少部分与低压省煤器类似的低温换热器，通过管道和阀门将低温换热器和原有的省煤器进行了连接。方案基本以省煤器烟气旁路改造为基础，不改变原有的方案基本以省煤器烟气旁路改造为基础，不改变原有的省煤器换热面，加入的低温换热器面积相对分级布置省省煤器换热面，加入的低温换热器面积相对分级布置省煤器要少。煤器要少。五、推荐的技术方案（五、推荐的技术方案（4）23方案二运行方式方案二运行方式：高负荷下烟气旁路关闭，水路通过阀门控制使低温换热器与省煤器串联运行。低负荷下烟气旁路开启，水路通过阀门控制低温换热器与省煤器并联运