一、概述

2014年7月1日國家新的火電廠大氣污染物排放標準的實施；2015年總理工作報告中提出“推進火電廠超低排放改造”；環(huán)保部要求在《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）》（發(fā)改能源〔2014〕2093號）的基礎上，進行“提速擴圍”，2020年前完成所有機組的超低排放改造。僅僅一年多，NOX排放限制從450mg/Nm3下降到100mg/Nm3，發(fā)生了50mg/Nm3的巨大變化。

隨著國家環(huán)境保護監(jiān)督政策越來越嚴格，2015年6月19日環(huán)境保護部《關于火力發(fā)電廠SCR脫硝系統(tǒng)在鍋爐低負荷運行中NOX超標問題的復印件》(環(huán)狀〔2015〕143號)要求火力發(fā)電廠在任何運行負荷時都要達到標準排放，SCR脫硝系統(tǒng)的全負荷狀況運行改造勢在必行。

二、主要工藝路線選擇

1、主要改造工藝方案簡介

提高SCR入口煙氣溫度主要是減少SCR前煙氣的散熱量，目前國內(nèi)應用的方法主要是安裝省煤器煙氣旁路、安裝省煤器給水旁路、省煤器分級改造、提高機組低負荷給水溫度和省煤器熱水再循環(huán)改造等方法。

(1)安裝省煤器煙道旁路

省煤器煙道旁路在省煤器入口前安裝煙道，將高溫煙道引出到SCR系統(tǒng)入口煙道。為了調(diào)節(jié)SCR系統(tǒng)入口的高溫排煙量，在節(jié)煤器旁路排煙道設置擋板，在節(jié)煤器出口和旁路排煙道之間設置擋板，提高節(jié)煤器系統(tǒng)的排煙阻力，在低負荷下提高SCR系統(tǒng)入口的高溫排煙流量。在鍋爐高負荷的情況下，關閉節(jié)約器的煙氣旁路擋板關閉的鍋爐低負荷的情況下，煙氣溫度低于催化劑的最低噴射溫度時，打開旁路擋板，使鍋爐的煙氣不經(jīng)過煤氣節(jié)約器的冷卻而直接進入SCR脫硝裝置，獲得足夠的高溫煙氣。

這種方法可以解決低負荷下不能運輸SCR脫硝裝置的問題，但以犧牲省煤器內(nèi)的供水熱交換和鍋爐效率為代價。該方法煙氣溫度調(diào)節(jié)幅度為20-40℃，對煙氣擋板的可靠性要求高，項目投資小。

省煤器旁路改造要求進入反應器第一層催化劑前高溫排煙與低溫排煙混合均勻。在空間允許的情況下，高溫排煙接入點應盡量遠離催化層，盡量布置在噴氨格柵和靜混氣的上游，可通過噴氨格柵和靜混氣增加干擾，促進冷熱排煙的混合。

該措施的優(yōu)點是系統(tǒng)簡單，增加設備少，但也有明顯的缺點，煙氣旁路在低負荷投運時提高了省煤器的出口溫度，提高了空預器的排煙溫度，影響了鍋爐的經(jīng)濟性，每次排煙溫度增加1℃，鍋爐的熱效率就會下降0.5%。另外，單元高負荷撤出旁路時，省煤器進口煙氣溫度高，旁路煙道擋板在高溫下容易變形，發(fā)生內(nèi)漏，排煙溫度也上升，影響鍋爐的經(jīng)濟性。

(2)設置省煤器供水旁路

省煤器供水旁路的方法是將省煤器的進口容器直接短路部分供水管道與省煤器出口容器之間，導入下降管道。供水旁路在低負荷時，通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)旁路供水流量，減少節(jié)煤器供水量，降低節(jié)煤器的吸熱，提高節(jié)煤器出口的煙氣溫度，達到噴射氨所需的煙氣溫度。

該方案的實施也比較簡單，但該方法對煙氣溫度的調(diào)節(jié)有限，根據(jù)相關計算，在最大和最小旁路水量的狀況之間，煙氣溫度調(diào)節(jié)為10℃，煤氣節(jié)約器內(nèi)水的工作溫度增加60℃，因此煤氣節(jié)約器內(nèi)的工作溫度對煙氣溫度的變化敏感，高工作質(zhì)量的出口溫度接近或超過工作質(zhì)量的飽和溫度。因此，該措施容易導致省煤器內(nèi)工質(zhì)沸騰，影響單元安全運行。此外，該措施還需根據(jù)省煤器給水量的變化分析、計算省煤器內(nèi)水動力安全性的影響。同時添加給水旁路后勢必會造成省煤器內(nèi)給水管路溫度大幅增加，還需要對給水管路進行溫度和強度校核。

（3）省煤器分級改造

省煤器分級改造，考慮將脫硝裝置的煙氣抽取點由原來的省煤器出口改為省煤器管組間抽取，以提高進入脫硝裝置的煙氣溫度，即省煤器需要進行分級改造，將部分受熱面移至脫硝反應器后，這樣既可滿足脫硝裝置的運行煙溫要求，又不至于使排煙溫度升高和降低鍋爐熱效率。

該方案特點是技術改造較復雜，要考慮空間位置和載荷，需要準確計算防止SCR入口煙氣溫度超過催化劑上、下限溫度。該方法煙溫調(diào)節(jié)幅度為20-40℃，對機組經(jīng)濟性無影響，但項目投資大，鍋爐改造和拆卸工作量大。

(4)熱水再循環(huán)系統(tǒng)

熱水再循環(huán)系統(tǒng)取自下降管，通過再循環(huán)泵到省煤器入口，采用熱水再循環(huán)系統(tǒng)可以提高省煤器入口的供水溫度，提高單元低負荷狀況下設置在省煤器后的SCR裝置入口煙氣溫度，SCR在單元低負荷狀況下仍處于正常運行的溫度區(qū)間，提高單元低負荷下的SCR投入率。

該方法的特點是再循環(huán)系統(tǒng)需要加入爐水再循環(huán)泵，還需要加入一些閥門，可以提供較大的溫度調(diào)節(jié)范圍，一般不用于單元的高負荷，對鍋爐效率的影響較小，單元的低負荷狀況下SCR入口的煙氣溫度容易控制，但與設置煤氣供給器的旁路措施相同，所有負荷狀況下煤氣供給器的出口供給溫度必須低于飽和溫度，對鍋爐水動力安全性的影響

(5)省煤器流量置換系統(tǒng)

省煤器流量置換系統(tǒng)是增加省煤器供水旁路和省煤器熱水再循環(huán)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可進一步減少省煤器的吸熱量，從而提高SCR入口煙氣溫度，當機組負荷較高時，可先利用供水旁路系統(tǒng)進行煙氣溫度調(diào)節(jié)，當機組負荷進一步下降時，在供水旁路不能滿足要求的前提下，打開省煤器熱水再循環(huán)系統(tǒng)，可進一步提高省煤器出口煙氣溫度，對煙氣溫度的調(diào)節(jié)范圍較大。

這種方法對煙氣溫度的調(diào)節(jié)幅度為20-50℃，需要通過熱力計算確定不同負荷下的流量置換旁路。同樣，該措施方法也面臨著省煤器內(nèi)工質(zhì)沸騰的安全運行問題。

此外，還可以采用提高低負荷供水溫度的方法，該方法投資大，技術系統(tǒng)復雜，同時提取蒸汽加熱供水的方法不同，需要對整個系統(tǒng)進行熱量計算，技術系統(tǒng)復雜。

三、改造工藝方案選擇原則

鑒于鍋爐脫硝SCR催化劑設計的正常工作溫度范圍和催化劑允許使用上下限溫度范圍，即下限溫度為310℃，上限溫度為420℃，溫差為110℃。根據(jù)實際應對負荷試驗，確定SCR入口煙氣溫度范圍，留有一定的馀量(5-10℃)。技術措施應保證單元大負荷下SCR入口煙氣溫度不超過催化劑最高使用溫度420℃，單元低負荷下SCR入口煙氣溫度不低于催化劑最低使用溫度310℃。

改善SCR入口煙氣溫度技術方案的選擇除了考慮技術成熟、運行可靠、對原設施影響小等因素外，還應結(jié)合單元實際情況，重點考慮

(1)在確保煙氣SCR入口溫度符合標準的情況下，盡量降低系統(tǒng)投資和運行成本。

（2）不產(chǎn)生新的污染物和其它不利因素。

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