在環(huán)保要求越來(lái)越高的情況下，針對(duì)燃煤鍋爐煙氣系統(tǒng)主要設(shè)施選擇性催化還原催化劑磨損失效、空氣預(yù)熱器堵塞、水媒介氣—?dú)鈸Q熱器磨損等存在的主要問(wèn)題，提出采用改型的鍋爐煙氣系統(tǒng)布局方式，在scr催化劑前布置高溫靜電除塵器，將高溫?zé)煔鈨艋葷M足環(huán)保的要求，又解決煙氣系統(tǒng)設(shè)備存在的問(wèn)題。
隨著燃煤發(fā)電機(jī)組環(huán)保要求的逐步提高，在燃煤鍋爐煙氣出口段安裝脫硝催化劑、除塵器、脫硫裝置等;為提高鍋爐的燃燒效率，在煙氣尾段設(shè)置有空氣預(yù)熱器及其他加熱器，以充分回收煙氣中的余熱。但由于環(huán)保政策是逐步推廣實(shí)施，沒(méi)有從初始階段就形成整套系統(tǒng)性的環(huán)保要求，造成環(huán)保設(shè)施研發(fā)、運(yùn)行過(guò)程中存在很多不可避免的問(wèn)題，后續(xù)仍然須要投入大量的資金、設(shè)施進(jìn)行改進(jìn)。目前鍋爐煙氣系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中存在的主要問(wèn)題有空預(yù)器堵塞、磨損、脫硝催化劑壽命低等，發(fā)電廠要追加投資開展空預(yù)器防堵、疏通、催化劑定期檢測(cè)、診斷、更換等。可通過(guò)對(duì)設(shè)備重新布置來(lái)解決煙氣系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施運(yùn)行中存在的問(wèn)題。
鍋爐尾部煙氣設(shè)備布置現(xiàn)況
1.1設(shè)備布置現(xiàn)狀
由鍋爐尾部煙道來(lái)的高溫?zé)煔?350～380℃)經(jīng)過(guò)選擇性催化還原(
selectivecatalyticreduction，scr)催化劑進(jìn)行脫硝處理后，進(jìn)入空預(yù)器加熱送風(fēng)，降溫后的煙氣(120～150℃)進(jìn)入煙氣換熱器降溫(約100℃)，再進(jìn)入低溫電除塵器，除塵后的凈煙氣進(jìn)入脫硫系統(tǒng)吸收塔，煙氣溫度降低(50～55℃);再經(jīng)過(guò)低溫?fù)Q熱器加熱升溫(80～85℃)后經(jīng)煙囪排放。
1.2.1脫硝裝置
脫硝裝置的催化劑的主要成分為v2o5、tio2、wo3等，催化劑在工作時(shí)需要與煙氣充分接觸，就需要增加催化劑與煙氣的接觸面積。催化劑堵塞、磨蝕。煙氣中攜帶的細(xì)小顆粒飛灰聚集在催化劑的表面和小孔內(nèi)阻礙反應(yīng)物到達(dá)催化劑表面。飛灰中的常見堵塞物為銨鹽和硫酸鈣，硫酸鈣造成催化劑的堵塞、失活。飛灰對(duì)催化劑本體的磨蝕效應(yīng)。在高溫、高速、高塵煙氣的沖刷下，催化劑頂端硬化段會(huì)逐漸被破壞，局部形成煙氣走廊加速附近催化劑的磨損。磨損一般可以參照管壁z大磨損厚度ex來(lái)表示：
式中：α為與煤灰磨損特性及管束結(jié)構(gòu)有關(guān)的磨損系數(shù);kρ、kω為飛灰濃度與煙氣速度場(chǎng)的不均勻系數(shù);ρ為管束計(jì)算斷面處的飛灰質(zhì)量濃度，g/m3;ω為管束間z窄截面處的煙氣流速，m/s;kd為鍋爐額定負(fù)荷時(shí)煙速與實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷時(shí)的煙速比值;m為管材的抗磨系數(shù);η為飛灰碰撞管壁的頻率因子;s1為管列部分橫向節(jié)距，m;d為管徑，m;τ為鍋爐運(yùn)行時(shí)間，h;r90為飛灰的顆粒細(xì)度。
在α、kρ、kω、ρ、ω、τ、kd、m、s1、d、r90等參數(shù)相對(duì)穩(wěn)定的情況下，催化劑的磨損與ρ、η成正比，可以通過(guò)降低ρ、η，降低催化劑的磨損。
催化劑中毒。煙氣的飛灰中攜帶的堿金屬(k、na)、砷、磷等附著在催化劑的表面，催化劑中na2o、k2o、cao、so3、as2o3含量增加引起催化劑中毒，造成催化劑活性下降。
1.2.2空氣預(yù)熱器
大型燃煤鍋爐的空氣預(yù)熱器一般采用回轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，蓄熱元件多采用波紋板式。為提高蓄熱元件的蓄熱能力，波紋板的氣流通道一般為非直通式通道;相鄰波紋板之間的縫隙較小，一般在10mm左右，煙氣中含有的飛灰在經(jīng)過(guò)波紋板時(shí)比較容易產(chǎn)生堆積而堵塞通道。
空氣預(yù)熱器冷端蓄熱元件區(qū)域的煙氣溫度一般為120℃左右。在當(dāng)前嚴(yán)格的環(huán)保政策下，煙氣中的nox排放質(zhì)量濃度要求低于50mg/m3，需要在scr催化劑前增加nh3噴射量，造成scr催化劑后的氨逃逸容易增加。當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)較大的負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，脫硝裝置出口的氨逃逸會(huì)急劇增加。當(dāng)煙氣中的nh3含量較多、溫度低于230℃時(shí)，nh3與煙氣中的so3反應(yīng)生成nh4hso4，在185℃以下成為黏稠狀液體。nh4hso4粘結(jié)在空氣預(yù)熱器的換熱板片上，吸附煙氣中的飛灰并發(fā)生與之粘結(jié)、板結(jié)、硬化，在換熱板片上產(chǎn)生板結(jié)塊而堵塞空氣預(yù)熱器流道。
1.2.3靜電除塵器
在當(dāng)前新的環(huán)保政策要求下，常規(guī)靜電除塵器的入口煙氣溫度一般為120～150℃，出口粉塵質(zhì)量濃度一般控制在20mg/m3左右，很難控制在10mg/m3以下。燃煤機(jī)組多通過(guò)降低電除塵入口煙氣溫度以增加粉塵的濕度、降低粉塵的比電阻，提高除塵效率。粉塵濕度與比電阻關(guān)系見圖2。當(dāng)煙氣的溫度控制較低時(shí)，很容易造成粉塵在電除塵器電極板上發(fā)生黏接、堵塞排灰斗等問(wèn)題。
粉塵濕度與比電阻關(guān)系
1.2.4煙氣換熱器
為提高靜電除塵器除塵效率，一般采用降低煙氣溫度的方式來(lái)減少粉塵排放量，利用煙氣換熱器，一般為水媒介氣—?dú)鈸Q熱器(mediagasgasheatex-changer，mggh)，將煙氣溫度降低至100℃左右。mggh換熱管道的外側(cè)流通的煙氣中摻雜了大量的粉塵，極易造成mggh的煙氣側(cè)堵塞、換熱管道沖刷泄漏等問(wèn)題。
2煙氣系統(tǒng)布局變更
鑒于上述燃煤機(jī)組煙氣系統(tǒng)問(wèn)題與鍋爐尾部煙氣系統(tǒng)問(wèn)題，可對(duì)整個(gè)煙氣系統(tǒng)設(shè)備重新進(jìn)行布局。由于粉塵是目前scr催化劑、空氣預(yù)熱器、mggh等設(shè)備故障、壽命降低的主要因素，通過(guò)引入高溫電除塵器，將煙氣在進(jìn)入scr催化劑前進(jìn)行除塵處理，充分降低煙氣中的粉塵含量，從而解決scr催化劑、空氣預(yù)熱器、mggh等設(shè)備及煙氣系統(tǒng)的主要問(wèn)題。
2.1煙氣系統(tǒng)設(shè)備布局
煙氣系統(tǒng)的設(shè)備布置采用方式：高溫電除塵器+脫硝裝置+空氣預(yù)熱器+mggh+脫硫裝置+低溫?fù)Q熱器+濕式電除塵器，見圖3。
關(guān)鍵詞：催化劑 換熱器 靜電除塵器 發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī)組