超超临界机组SCR脱硝系统大颗粒灰拦截技术


选择性催化还原(SCR)脱硝技术以成熟的工艺和较高的脱硝效率在燃煤电站中被广泛应用。脱硝催化剂是SCR脱硝系统中最重要的材料,在使用中会受到多种不利因素的影响而造成脱硝性能下降,烟气中携带的灰便是影响因素之一,并且大颗粒灰的影响最大。

某电厂燃用煤种多变,容易产生大颗粒灰,且烟气中伴有撞击后焦粒,大颗粒灰和焦粒被烟气携带到催化剂表面均会导致催化剂堵塞。SCR脱硝系统采用高尘布置,在运行中烟气中的大颗粒灰造成顶部第一层催化剂堵塞,严重影响SCR脱硝设备的正常运行。在目前环保压力巨大的情况下,对机组进行超低排放改造,如何有效分离大颗粒灰,保证SCR脱硝系统安全高效运行是目前各电厂亟待解决的问题。

1 来源分析

大颗粒灰(见图1)是在燃烧过程中产生的,熔渣造成细小颗粒的飞灰聚集形成大颗粒。大颗粒灰为多孔结构,且密度较小、外形不规则,粒径很容易达到10mm以上。催化剂布置的节距有限,大颗粒灰无法通过催化剂,容易造成催化剂堵塞,在严重情况下,堵塞造成烟气通流面积减小,局部区域的烟气流速增加而引发催化剂磨损。大颗粒灰很难在流动中破碎,也很难通过扩展烟道、降低烟气流速使其沉降。

图1 大颗粒灰

2 捕集方法

在众多的失活成因中,堵塞是催化剂失活最主要、最常见的物理成因,反应器内大面积灰堵塞现象往往是由大颗粒灰引起。为了使SCR脱硝设备长期、稳定、可靠地运行,防止催化剂堵塞是首要措施。阻止烟气中的大颗粒灰进入反应器,通常采用省煤器灰斗改造或加装大颗粒灰拦截网的方法。

2.1省煤器灰斗改造

目前国内电站燃煤锅炉省煤器出口普遍设置收尘灰斗,也有一些锅炉不设灰斗。省煤器灰斗对烟气中携带的灰有一定收集作用,烟气中携带的灰随气流方向和速度的变化,部分从气流中分离出来进入灰斗;然而,常规灰斗的烟气转向范围较小,部分大颗粒灰不能沉降,会随烟气直接进入水平烟道,并且灰斗内流场不均匀还会导致二次扬灰,使已经沉积的飞灰再次进入烟道内。通过流场模拟对省煤器灰斗进行优化改造,可以使大颗粒灰与灰斗侧壁碰撞而被捕集到灰斗内,增强灰斗对大颗粒灰的收集作用。

2.2加装大颗粒灰拦截网

省煤器灰斗优化改造并不能完全收集烟气中的大颗粒灰,并且有些机组并不具备对省煤器灰斗进行优化改造的条件。因此,在灰斗上加装大颗粒灰拦截网是一种更为高效的分离大颗粒灰的方法。加装大颗粒灰拦截网在国际上已经被广泛应用,并被证明是一种可靠的可以阻止大颗粒灰连续进入SCR脱硝反应器的技术。