[实用新型]一种用于提高电厂SCR脱硝装置运行能力的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电站锅炉采用选择性催化还原脱硝法的领域，具体是指一种用于提高电厂SCR脱硝装置运行能力的系统。 

背景技术

由燃煤产生的氮氧化物（NO、NO₂和N₂O）是当今环境污染的重要来源之一，这些氮氧化物能够导致光化学烟雾、酸雨、臭氧层损耗、温室效应等一系列问题。为了适应越来越严格的排放要求，国内外电厂已陆续开始安装使用脱硝装置。而在众多脱硝方法中，选择性催化还原（SCR）脱硝装置以其成熟的技术工艺和稳定的脱硝效率得到了广泛应用。 

SCR脱硝反应装置主要包括反应器壳体、催化剂、壳体内部所包含的支撑结构、密封装置等。其中，催化剂由支撑梁支撑而均匀布置在反应器的烟道内，烟气从催化剂的孔隙内通过，催化剂模块间和催化剂与反应器壳体间由密封原件密封，为增强进入催化剂烟气分布的均匀性，催化剂上方装有整流装置。受脱硝催化剂反应温度要求，SCR脱硝装置需安装在锅炉省煤器出口至空气预热器入口的高尘烟道之间。经省煤器降温的烟气与氨混合后进入脱硝反应器，通过脱硝催化剂层，NOx与NH₃在催化剂的作用下发生化学反应，生成无害的N₂和H₂O，反应后的烟气再依次通过空气预热器、电除尘器以及其他后续设备。在SCR脱硝系统中，脱硝催化剂是其核心部件，而且，催化剂的成本很高，约占SCR系统总成本的20%～40%，催化剂的性能直接影响着NOx的脱除效果。为保持催化剂的脱硝性能并延长其使用寿命，脱硝装置设计运行温度一般要求为300℃～400℃，如果温度过低，催化剂活性较低，当投运脱硝装置时，会有大量脱硝还原剂氨无法与烟气中的氮氧化物反应完全，未参加反应而逃逸的氨易与烟气中的硫氧化物反应，生成硫酸铵或硫酸氢铵堵塞催化剂和脱硝装置后面的空气预热器，而且硫酸氢铵也具有较强的腐蚀性。当停止投运脱硝装置（即停止向脱硝装置内喷氨）时，虽然减少了催化剂表面硫酸铵和硫酸氢铵的生成量，但脱硝催化剂仍处于流动的烟气环境下，烟气对催化剂的磨损并未减少，且电厂氮氧化物的排放量也相应增加；如果脱硝装置运行温度过高，则催化剂易烧结，活性大大降低。研究结果表明， 在该要求的运行温度范围内，脱硝催化剂的脱硝性能随着反应温度的升高而提高，因此，保证脱硝装置能够长期在允许投运的温度范围内投运，不但有利于保持催化剂在较高的活性下运行，提高催化剂的有效使用寿命，而且可以减少电厂对氮氧化物的排放量。 

目前，国内脱硝装置入口设计烟气温度在BMCR工况下一般为350～380℃。受用电量需求波动的影响，电站锅炉无法长期满负荷运行，其在低负荷下的运行时间达到总运行时间的1/5到1/4，甚至更多。当锅炉在低负荷运行下，其脱硝装置入口温度难以达到脱硝装置投运的温度要求（或运行温度较低），因此，脱硝装置无法投运，即使投运，其脱硝能力也明显下降。此外，当锅炉在低负荷下运行时，氮氧化物的生成量也相对较高，因此，如不能有效解决低负荷下不能投运SCR脱硝反应装置或SCR脱硝反应装置运行温度低的问题，将严重影响着电厂脱硝催化剂的使用性能和电厂环保运行压力。 

常规锅炉烟气自炉膛出口通过后续烟道内依次布置的屏式过热器、高温再热器、低温过热器、省煤器等换热设备并与其换热。其中，省煤器常由多排并列分布的管组构成，其工作原理为：省煤器由一条或者多条管道组成，管道弯折设置在锅炉烟道内，管道内设有水或者其他换热介质，管道外是高温流通的烟气，通过管道完成热交换，使水升温，烟气降温。因省煤器位于锅炉尾部烟道，作用是吸收低温烟气的热量，降低排烟温度，减少排烟损失，节省燃料，故称其为省煤器。 

现有技术中的锅炉省煤器及脱硝装置的结构示意图如图1所示，包括沿锅炉烟气流动方向依次设置在锅炉烟道100内的汽包2、省煤器3、导流板5、氨喷射装置6、温度传感器7、脱硝装置10和空气预热器9，省煤器3的进水口与省煤器给水入口管路4相连通，省煤器3的出水口与汽包2相连通，脱硝装置10内放置脱硝催化剂8，烟气1经锅炉烟道内个各换热设备换热后再依次经过脱硝装置10、空气预热器9，以及其它后续设备。