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摘 要：本文以某热电公司SCR脱硝稀释风系统节能优化改造为例，对热一次风代替热二次风作为稀释风的可行性和经济性进行分析，为同类型的机组解决稀释风系统在运行过程中存在的问题和优化节能方面提供了新方向。
关键词：电站锅炉；SCR；热一次风；节能；改造
中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）29-0287-02
1 概 况
某热电公司装机容量为2×300MW，锅炉是由上海锅炉厂制造SG1025/17.6-M859型亚临界自然循环汽包锅炉。随着国家对火力发电机组氮氧化物（NOx）排放指标的要求，该热电公司在2014年先后对两台锅炉进行了烟气脱硝工程改造。
该热电公司锅炉烟气脱硝系统采用先进、成熟的选择性催化还原法工艺（SCR）脱硝装置，反应器顶部催化剂层加装板式催化剂及对应的声波吹灰器、蒸汽吹灰器，使脱硝处理能力在锅炉最大工况下脱硝效率不低于90%。采用的是以尿素热解为还原剂SCR烟气脱硝技术。每台锅炉各配备一套尿素热解系统和两套SCR反应器。尿素热解系统主设备布置在22.75～37.08m平台上，SCR反应器及其烟道布置在省煤器出口及空预器入口之间的位置。其原理是通过尿素溶液输送泵输送到尿素溶液储罐；尿素溶液经由循环/传输装置、计量与分配装置、雾化喷嘴等进入绝热分解室，之后再由脱硝稀释风系统提供的热源风进入电加热装置加热后进入热解室。雾化后的尿素液滴在绝热分解室内分解，生成SCR脱硝系统所需的还原剂NH3，分解产物经由氨喷射系统（AIG）进入烟气脱硝系统。在催化剂的作用下与原烟气进行反应，以降低排烟气中的NOx含量。
2 出现的问题
脱硝系统设计反应器催化剂的运行温度范围为300～400℃，当机组负荷低于180MW时反应器运行温度低于290℃，使得脱硝催化剂的活性大大的降低，脱硝效率也随之下降，最终导致脱硝系统退出运行，直接影响环保指标，影响脱硝投运率。烟气温度低于催化剂的反应温度，其生成的NH4HSO4对空预器的影响更为突出，不仅降低换热效果，还将会在空预器的低温段产生低温腐蚀，同时造成空预器的积灰，严重将会威胁机组的安全运行。稀释风系统是SCR脱硝系统中的重要组成部分之一，它配有两台离心式稀释风机，每台电机的功率为37kW，运行方式为一运一备。稀释风机是将稀释风引入氨与空气混合系统。稀释风一是用于控制；二是作为NH3的载体，通过喷氨格栅将NH3在烟道中均匀分布；三是稀释风通常在加热后混入，有助于氨气中水分的汽化。稀释风系统采用的是锅炉空预器后二次热风作为风源，二次热风通过稀释风机加压后，经电加热器再供给至热解炉作为尿素热解的热源。两台锅炉的SCR脱硝系统经过近一年的运行实践，发现两台脱硝稀释风机状况不佳，在运行过程中经常出现振动、漏灰等情况，而且检修过程中发现风机叶片磨损严重，轴承也都有不同程度的损伤，这给脱硝系统的正常运行埋下了巨大的安全隐患。
3 原因分析
经稀释风机解体大修并结合现场生产实际分析，造成风机运行状况不良、故障频发的原因主要有以下几点：
（1）热二次风携灰量大，对风机叶轮磨损较大，进而导致风机振动；
（2）风机支座与钢梁为刚性连接，长期的振动导致支座连接处松动，进一步加剧振动损坏轴承等转动部件；
（3）风机持续振动造成风机轴承发热、噪音大；
（4）振动导致风机及连接处风道、膨胀节漏灰严重，严重影响现场文明生产。
4 改造方案
通过以上分析不难发现，要从根本上解决系统运行中存在的问题有两种方法：①对风机及附属设备进行改造；②找到替代可靠的热风源停用原有设备。第一种方法改造投入资金量大，而预期效果不佳，且实施难度较大。若结合现场生产实际对热风源进行改变，热一次风是唯一的备选风源。进一步对热一次风的参数进行分析，上锅SG1025/17.6-M859型锅炉配有两台上海鼓风机厂生产的2118AZ/926型离心式一次风机，两台风机的供风总量为421416m3/h，单台供风压力为15.1kPa，空预器出口的热一次风温度为312℃；锅炉在额定负荷下运行时需要的一次风量为250000m3/h，在最大负荷下运行时需要一次风量为275423.7m3/h。该厂的脱硝稀释风系统在正常运行时的需用风量为3122～3984m3/h，风压为10kPa。当锅炉处于最大负荷下连续运行时一次风量有145993m3/h的余量，且一次风的压力高于稀释风系统设计压力5kPa，完全可以满足稀释风系统的正常运行需求。因此，用热一次风代替热二次风作为热解风风源是可行的。具体的改造实施方案是将热一次风引至脱硝混合器前，用其来稀释氨气，替代原有稀释风机设备，达到脱硝投入的运行要求，具体实施如下：从锅炉空预器出口热一次风风箱A、B两侧各引出一根管道，将两根管道汇为一根母管接至脱硝稀释风联络管出口处。并在合理位置加装阀门保证以实现系统运行要求。图1为稀释风系统改造前的示意图，图2是改造后的示意图。
系统改造后，由热一次风代替热二次风做为稀释风风源，并取消了两台稀释风机。改造后热一次风作为新热风源供给不仅提高了反应器的反应温度，也提高了环保设备的可靠系数，同时提高了脱硝效率和投运率。避免了由于烟气温度低，氨逃逸增大導致空预器堵塞而限负荷情况现象的发生，确保了机组的安全稳定运行。大大减少原二次风作为稀释风源的携灰量对系统设备正常运行的影响，系统改造还增加了多管除尘设备，进一步降低新热一次风中的携灰量，有效减少对脱销设备的磨损，提高了环保设备的稳定性。
5 实施效果
改造后的稀释风系统经过一年多来的运行实践，各设备运行状态良好，脱硝系统运行正常。系统改造成功，两台机组每年可以节约厂用电37kW×8000h×2台（风机）=592000kWh，约合人民币50万元。
6 结 论
稀释风系统作为SCR脱硝系统中重要的组成部分，它的运行状态将直接关系到脱硝系统的可靠性。该改造方案成功的用热一次风代替热二次风作为稀释风，不仅降低了设备维护费用，解决了系统在运行过程中存在的隐患，还为机组节约了运行费用。此次改造的成功为同类型的机组在稀释风系统的优化节能改造过程中提供了新的方向。
参考文献
[1]周强泰.锅炉原理.中国电力出版社，2009，9.
[2]杨 冬，徐 鸿.SCR烟气脱硝技术及其在燃煤电厂的应用.电力科技与环保，2007，23（1）：49～51.
收稿日期：2018-9-5
关键词：电站锅炉；SCR；热一次风；节能；改造
中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）29-0287-02
1 概 况
某热电公司装机容量为2×300MW，锅炉是由上海锅炉厂制造SG1025/17.6-M859型亚临界自然循环汽包锅炉。随着国家对火力发电机组氮氧化物（NOx）排放指标的要求，该热电公司在2014年先后对两台锅炉进行了烟气脱硝工程改造。
该热电公司锅炉烟气脱硝系统采用先进、成熟的选择性催化还原法工艺（SCR）脱硝装置，反应器顶部催化剂层加装板式催化剂及对应的声波吹灰器、蒸汽吹灰器，使脱硝处理能力在锅炉最大工况下脱硝效率不低于90%。采用的是以尿素热解为还原剂SCR烟气脱硝技术。每台锅炉各配备一套尿素热解系统和两套SCR反应器。尿素热解系统主设备布置在22.75～37.08m平台上，SCR反应器及其烟道布置在省煤器出口及空预器入口之间的位置。其原理是通过尿素溶液输送泵输送到尿素溶液储罐；尿素溶液经由循环/传输装置、计量与分配装置、雾化喷嘴等进入绝热分解室，之后再由脱硝稀释风系统提供的热源风进入电加热装置加热后进入热解室。雾化后的尿素液滴在绝热分解室内分解，生成SCR脱硝系统所需的还原剂NH3，分解产物经由氨喷射系统（AIG）进入烟气脱硝系统。在催化剂的作用下与原烟气进行反应，以降低排烟气中的NOx含量。
2 出现的问题
脱硝系统设计反应器催化剂的运行温度范围为300～400℃，当机组负荷低于180MW时反应器运行温度低于290℃，使得脱硝催化剂的活性大大的降低，脱硝效率也随之下降，最终导致脱硝系统退出运行，直接影响环保指标，影响脱硝投运率。烟气温度低于催化剂的反应温度，其生成的NH4HSO4对空预器的影响更为突出，不仅降低换热效果，还将会在空预器的低温段产生低温腐蚀，同时造成空预器的积灰，严重将会威胁机组的安全运行。稀释风系统是SCR脱硝系统中的重要组成部分之一，它配有两台离心式稀释风机，每台电机的功率为37kW，运行方式为一运一备。稀释风机是将稀释风引入氨与空气混合系统。稀释风一是用于控制；二是作为NH3的载体，通过喷氨格栅将NH3在烟道中均匀分布；三是稀释风通常在加热后混入，有助于氨气中水分的汽化。稀释风系统采用的是锅炉空预器后二次热风作为风源，二次热风通过稀释风机加压后，经电加热器再供给至热解炉作为尿素热解的热源。两台锅炉的SCR脱硝系统经过近一年的运行实践，发现两台脱硝稀释风机状况不佳，在运行过程中经常出现振动、漏灰等情况，而且检修过程中发现风机叶片磨损严重，轴承也都有不同程度的损伤，这给脱硝系统的正常运行埋下了巨大的安全隐患。
3 原因分析
经稀释风机解体大修并结合现场生产实际分析，造成风机运行状况不良、故障频发的原因主要有以下几点：
（1）热二次风携灰量大，对风机叶轮磨损较大，进而导致风机振动；
（2）风机支座与钢梁为刚性连接，长期的振动导致支座连接处松动，进一步加剧振动损坏轴承等转动部件；
（3）风机持续振动造成风机轴承发热、噪音大；
（4）振动导致风机及连接处风道、膨胀节漏灰严重，严重影响现场文明生产。
4 改造方案
通过以上分析不难发现，要从根本上解决系统运行中存在的问题有两种方法：①对风机及附属设备进行改造；②找到替代可靠的热风源停用原有设备。第一种方法改造投入资金量大，而预期效果不佳，且实施难度较大。若结合现场生产实际对热风源进行改变，热一次风是唯一的备选风源。进一步对热一次风的参数进行分析，上锅SG1025/17.6-M859型锅炉配有两台上海鼓风机厂生产的2118AZ/926型离心式一次风机，两台风机的供风总量为421416m3/h，单台供风压力为15.1kPa，空预器出口的热一次风温度为312℃；锅炉在额定负荷下运行时需要的一次风量为250000m3/h，在最大负荷下运行时需要一次风量为275423.7m3/h。该厂的脱硝稀释风系统在正常运行时的需用风量为3122～3984m3/h，风压为10kPa。当锅炉处于最大负荷下连续运行时一次风量有145993m3/h的余量，且一次风的压力高于稀释风系统设计压力5kPa，完全可以满足稀释风系统的正常运行需求。因此，用热一次风代替热二次风作为热解风风源是可行的。具体的改造实施方案是将热一次风引至脱硝混合器前，用其来稀释氨气，替代原有稀释风机设备，达到脱硝投入的运行要求，具体实施如下：从锅炉空预器出口热一次风风箱A、B两侧各引出一根管道，将两根管道汇为一根母管接至脱硝稀释风联络管出口处。并在合理位置加装阀门保证以实现系统运行要求。图1为稀释风系统改造前的示意图，图2是改造后的示意图。
系统改造后，由热一次风代替热二次风做为稀释风风源，并取消了两台稀释风机。改造后热一次风作为新热风源供给不仅提高了反应器的反应温度，也提高了环保设备的可靠系数，同时提高了脱硝效率和投运率。避免了由于烟气温度低，氨逃逸增大導致空预器堵塞而限负荷情况现象的发生，确保了机组的安全稳定运行。大大减少原二次风作为稀释风源的携灰量对系统设备正常运行的影响，系统改造还增加了多管除尘设备，进一步降低新热一次风中的携灰量，有效减少对脱销设备的磨损，提高了环保设备的稳定性。
5 实施效果
改造后的稀释风系统经过一年多来的运行实践，各设备运行状态良好，脱硝系统运行正常。系统改造成功，两台机组每年可以节约厂用电37kW×8000h×2台（风机）=592000kWh，约合人民币50万元。
6 结 论
稀释风系统作为SCR脱硝系统中重要的组成部分，它的运行状态将直接关系到脱硝系统的可靠性。该改造方案成功的用热一次风代替热二次风作为稀释风，不仅降低了设备维护费用，解决了系统在运行过程中存在的隐患，还为机组节约了运行费用。此次改造的成功为同类型的机组在稀释风系统的优化节能改造过程中提供了新的方向。
参考文献
[1]周强泰.锅炉原理.中国电力出版社，2009，9.
[2]杨 冬，徐 鸿.SCR烟气脱硝技术及其在燃煤电厂的应用.电力科技与环保，2007，23（1）：49～51.
收稿日期：2018-9-5