SCR脫硝系統(tǒng)對鍋爐設(shè)備的影響
SCR脫硝系統(tǒng)對鍋爐設(shè)備的影響
隨著人們環(huán)保意識的逐步提高，越來越重視環(huán)境污染問題，空氣污染與人們的生活息息相關(guān)。燃?xì)忮仩t設(shè)備在運(yùn)行過程中，其排放的廢氣中含有一定量的NOX，會造成嚴(yán)重的空氣污染，甚至導(dǎo)致酸雨的形成。因此，為了有效減少鍋爐設(shè)備排放的廢氣造成的污染，就需要增加相應(yīng)的脫硝裝置，如本文所討論的SCR脫硝系統(tǒng)，從而有效去除廢氣中的NOX，避免對周圍環(huán)境造成污染。但是在SCR脫硝系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過程中，會對鍋爐設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。為了改善鍋爐設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)采取有針對性的控制措施，為鍋爐設(shè)備的正常運(yùn)行提供安全可靠的保障。
SCR脫硝系統(tǒng)對鍋爐設(shè)備的影響
2.1鍋爐效率下降
SCR脫硝系統(tǒng)會降低鍋爐的整體效率，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:(1)增加鍋爐的熱損失。鍋爐設(shè)備加裝SCR脫硝系統(tǒng)，會導(dǎo)致鍋爐煙道長度有一定的增加，導(dǎo)致?lián)Q熱面積增加，鍋爐運(yùn)行時(shí)熱損失增加。同時(shí)，鍋爐煙道長度的增加會導(dǎo)致排煙溫度降低5℃左右，導(dǎo)致鍋爐工作效率降低。(2)提高空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)程度。由于鍋爐設(shè)備中增加了脫硝設(shè)備，鍋爐在工作過程中存在約1kPa的壓降。為了平衡鍋爐設(shè)備的系統(tǒng)壓力，所采取的措施往往是加大進(jìn)風(fēng)量，這樣會導(dǎo)致空氣預(yù)熱器內(nèi)部壓力不同程度的降低，導(dǎo)致煙道側(cè)和風(fēng)側(cè)的壓差增大，從而導(dǎo)致空氣預(yù)熱器漏風(fēng)程度增大。
2.2空預(yù)熱器的影響
SCR脫硝系統(tǒng)設(shè)置在空氣預(yù)熱器前方，煙氣經(jīng)過SCR與空氣換熱后進(jìn)入空氣預(yù)熱器的煙側(cè)。煙道和脫硝反應(yīng)器是附加設(shè)備。同時(shí)，脫硝系統(tǒng)在運(yùn)行過程中處于負(fù)壓狀態(tài)，SCR增大系統(tǒng)會增大引風(fēng)機(jī)阻力，也會導(dǎo)致空氣預(yù)熱器漏風(fēng)問題。SCR脫硝系統(tǒng)減少了NOX的生成，也降低了SO2氧化為SO3的速率，通常低于1%。但SCR脫硝系統(tǒng)安裝后，反應(yīng)器出口煙氣中SO的含量會增加，這也增加了硫酸銨和硫酸氫銨的產(chǎn)量。硫酸氫銨是一種粘性物質(zhì)，溫度為146-207℃時(shí)，硫酸氫銨就會變成粘性液體。在空氣預(yù)熱器溫度段的下部，同一冷段的溫度接近此溫度。當(dāng)含灰分高的鍋爐煙氣流經(jīng)空氣預(yù)熱器時(shí)，硫酸氫銨容易附著煙灰，粘附在空氣預(yù)熱器的換熱元件上。在較輕的情況下，會導(dǎo)致空氣預(yù)熱器換熱效率降低，煙道流動(dòng)阻力增大。嚴(yán)重時(shí)，會誘發(fā)低溫腐蝕堵塞問題，甚至?xí)蛭慈济悍刍蛴挽F沉積而引起空氣預(yù)熱器著火。
2.3增加煙道阻力
由于鍋爐設(shè)備中加入了脫硝裝置，會造成煙氣流動(dòng)過程中阻力增大，且鍋爐在工作過程中采用蜂窩催化劑，造成不同程度的灰堵。隨著鍋爐工作時(shí)間的不斷增加，積灰問題越來越嚴(yán)重，導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)功率損失增加，導(dǎo)致廠用電率增加。同時(shí)，在通過SCR脫硝系統(tǒng)進(jìn)行煙氣去除的過程中，流動(dòng)阻力的增加也會給鍋爐運(yùn)行帶來不小的安全隱患。
3.降低SCR系統(tǒng)對鍋爐設(shè)備影響的措施
3.1 NH3與煙氣混合均勻
最佳的注氨量是保證NOX能充分反應(yīng)，同時(shí)也要保證不會過量注氨導(dǎo)致部分氨逸出。當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)煙氣流速和均勻性滿足要求時(shí)，可有效保證NOX去除率、氨逸出率和催化劑壽命。在實(shí)際工程中，鍋爐廠家為了保證煙道流場的均勻性，通常會安裝煙道分流器或改變吸熱模塊的形狀和材料。在注氨系統(tǒng)中，通常對注氨網(wǎng)格結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使氨與氣體混合均勻。
3.2 SCR脫硝反應(yīng)器進(jìn)口煙氣流場修改方案
對于超低排放改造加裝的脫硝裝置來說，保證脫硝反應(yīng)器中催化劑進(jìn)口段氣速和反應(yīng)物分布的均勻性是非常重要的。在運(yùn)行中，由于反應(yīng)器入口煙氣流場分布不均勻，常引起脫硝效率不達(dá)標(biāo)、氨逃逸率超標(biāo)、催化劑灰分堆積等問題。通過CFD模擬，在不改變原有煙道導(dǎo)板的情況下，對反應(yīng)器入口流場進(jìn)行了重構(gòu)。改造方案為在煙道底部和反應(yīng)器入口第一彎道處增加三角形擋灰板和4塊擋灰板，以調(diào)節(jié)氨噴柵入口煙氣速度分布均勻性，提高飛灰顆粒分布均勻性。CFD流動(dòng)模擬結(jié)果表明，氨噴柵上游0.2m處煙氣速度分布相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為9.62%，最高速度為18.40m/s。催化劑入口上方0.2m處煙氣速度分布的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為6.67%，最大速度為5.23m/s。進(jìn)一步研究表明，在非均勻注氨優(yōu)化設(shè)計(jì)方案下，催化劑進(jìn)口上方0.2m處氨濃度分布CV(相對標(biāo)準(zhǔn)偏差)為4.04%。
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