曹志勇，陈聪，汤栋

（浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014）

浙江省燃煤发电机组SCR烟气脱硝系统的运行状况评估

曹志勇，陈聪，汤栋

（浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014）

评估了浙江省内已经投产的17台SCR烟气脱硝机组的基本情况和投用率，分析了SCR烟气脱硝系统所产生的氨逃逸对空气预热器的影响，同时对几台投运时间较长的SCR烟气脱硝机组的空气预热器阻力进行对比分析，给出了提高燃煤机组SCR烟气脱硝系统投用率的建议，并提出了降低SCR烟气脱硝系统对燃煤机组不利影响的措施。

燃煤发电机组；烟气脱硝；评估；SCR

随着我国电力工业的发展，NOX的排放量与日俱增，NOX所产生的污染及其影响越来越引起人们的关注。目前新建的燃煤发电机组基本上要求安装SCR（选择性催化还原法）烟气脱硝装置以降低NOX排放[1]。国家环境保护部和国家质监总局联合发布了新修订的《火电厂大气污染物排放标准》，要求燃煤锅炉的氮氧化物（以NO2计）排放标准降低到100 mg/m3（标况）。在新的排放标准要求下，为了控制火力发电厂氮氧化物的排放，SCR烟气脱硝技术将得到广泛应用。

对浙江省内（以下简称省内）17套已经投运的SCR烟气脱硝系统进行评估并分析其不足之处，可为接下来的大规模建设SCR烟气脱硝系统提供经验借鉴。

1 SCR烟气脱硝系统的基本状况

自2006年国华宁海发电厂4号炉投运省内第一套SCR烟气脱硝系统以来，到目前为止省内燃煤发电机组已经有17台机组投运SCR烟气脱硝系统，其中10台1 000 MW，2台660 MW机组，4台600 MW机组以及1台300 MW机组，分布情况如图1所示。

这17套SCR烟气脱硝系统绝大部分是与机组同步建设的，只有华能玉环和浙能嘉华发电厂的6套是后期改造建设。SCR烟气脱硝系统全部采用高飞灰方式布置，绝大部分选择蜂窝式催化剂，只有国华宁海发电厂的3台机组选择平板式催化剂。浙江省内已投用的17套SCR烟气脱硝系统的详细情况如表1所示。

2 SCR烟气脱硝系统的投运分析

省内已经建成投产的SCR烟气脱硝机组中，采用液氨作为还原剂的SCR烟气脱硝系统，扣除低烟温时段的投用率为99.0%；采用尿素作为还原剂的SCR烟气脱硝系统，扣除低烟温时段的投用率为97.6%，如图2所示。可见采用液氨作为还原剂的SCR烟气脱硝系统由于系统设计简单，设备运行可靠性高，其扣除烟温时段的投用率较高。

在低负荷时段，进入SCR烟气脱硝系统的烟气温度未达到最低投用温度要求，是系统不能投用的主要原因。1 000 MW，660 MW和600 MW机组的脱硝系统投用率为95%左右，300 MW机组（滨海热电厂2号机组）的脱硝系统投用率为85%左右，如图3所示。

滨海热电厂的SCR烟气脱硝系统所采用的催化剂要求最低投运烟气温度为315℃，而在较低负荷（180 MW以下）时，省煤器出口的烟气温度都很难达到315℃。目前为了尽量提高脱硝投用率，已经将脱硝系统投运最低温度调整到300℃左右，即使如此，其脱硝系统投用率仍不是很高。因此为了保证SCR烟气脱硝系统的投用率，在设计阶段需要根据锅炉特性和燃料特性选择合适的催化剂。

3 投运SCR烟气脱硝系统不利影响因素分析

SCR烟气脱硝的原理是：在催化剂作用下，向烟气中喷入氨，将NOX催化还原成N2和H2O，主要反应式为4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O。由于喷入的氨气与烟气不可能100%均匀混合，在反应器的某些区域，氨气的含量会大于烟气中的NOX含量，这样就造成氨气相对过剩，从而形成氨逃逸。

氨逃逸和烟气中的水蒸汽、SO3，在一定条件下会生成硫酸氢铵，其反应式为：NH3+SO3+H2O= NH4HSO4。硫酸氢铵在液态下是一种粘度很大的腐蚀性物质，会堵塞和腐蚀脱硝反应器和下游设备，因此氨逃逸会对机组安全稳定运行产生影响。

当烟气温度低于硫酸氢铵的初始生成温度时，氨和SO3就会生成硫酸氢铵。硫酸氢铵的初始生成温度是SO3和氨浓度的函数，烟气中的SO3和氨浓度越大，硫酸氢铵的初始生成温度就越高，根据Richard等人的研究，对于典型的低硫煤和中硫煤，硫酸氢铵的初始生成温度为200～220℃[2]。

目前我国大型燃煤发电机组多采用可再生容克式空气预热器。在空气预热器的中、低温端，烟气温度低于硫酸氢铵的初始生成温度，硫酸氢铵会在空气预热器的中、低温端的传热元件表面上生成，从而使空气预热器的换热金属元件上产生结垢、腐蚀，最终导致空气预热器出现压降上升、换热效率降低等现象，威胁空气预热器的安全稳定运行[3]。

图4为典型的可再生容克式空气预热器压损率与氨逃逸量的关系。当氨逃逸量较大时，因为硫酸氢铵导致空气预热器堵塞，空气预热器的压损上升很快；当氨逃逸量较小时，空气预热器的压损上升较慢。

表2为省内几台SCR烟气脱硝系统投运时间较长机组，空气预热器阻力现阶段与投运初期的对比情况。经过一段时间的运行，带SCR烟气脱硝系统的机组，其空气预热器阻力均有一定的增加。从表中还可以看出北仑7号机组、乐清3号机组、乐清4号机组空预器阻力增长较快，宁海4号机组、宁海5号机组、宁海6号机组的空预器阻力增长较慢。

4 提高SCR烟气脱硝系统投用率的建议

由于SCR烟气脱硝系统的主要设备多为静态设备，因此因设备故障导致未投用SCR烟气脱硝系统的情况较为少见，影响SCR烟气脱硝系统投用率的主要因素，是进入SCR烟气脱硝反应器的烟气温度低于SCR烟气脱硝催化剂要求的最低烟气温度。

因此，为了提高烟气脱硝系统的投用率，根据省内目前已经投运的17台SCR烟气脱硝系统只有5%左右的时段不能投用SCR烟气脱硝系统的情况，建议如下：

（1）在SCR烟气脱硝系统的设备选型阶段，应该考虑催化剂最低投用烟温与机组低负荷运行时省煤器出口烟气温度的匹配性。为了保证脱硝投用率，可适当考虑选择投用烟气温度要求较低的催化剂；

（2）在机组负荷调度环节，为了保证脱硝机组的正常投用，在具备调配余地的情况下，可适当提高脱硝机组的最低运行负荷；

（3）为了满足目前日益严峻的环保要求，保证脱硝系统的正常投用，并保证脱硝机组获得电价补贴，需要发电厂适当牺牲一定的经济性，通过调整燃烧工况来提高进入烟气脱硝系统的烟气温度。

对于低容量机组而言，需在设计阶段考虑安装省煤器旁路烟道的必要性，如果机组运行在65%负荷以上，省煤器出口烟气温度仍然达不到脱硝系统最低投用烟气温度的要求，就有必要考虑安装省煤器旁路烟道。

5 降低SCR烟气脱硝系统对燃煤机组不利影响的措施

由于高飞灰布置的SCR烟气脱硝系统对燃煤机组的不利影响主要集中在对空气预热器的影响。为了降低SCR烟气脱硝系统对空气预热器的不利影响，可以从以下几个方面考虑：

（1）传热元件采用高吹灰通透性的DNF（双压波纹平板）波形替代传统中温段的DU（双皱纹）波形，这种波形间隙比原波形要大，DNF波形的吹灰穿透性远远优于传统中间层用的DU波形，能提高吹灰和清洗效果；

（2）合并传统空气预热器的冷段和中温段。目的是为了改变空气预热器冷热端交接面的位置，使空气预热器冷端传热元件烟气进口处金属温度从140℃左右调整为190℃左右，使其偏离硫酸氢铵产生的临界温度区域；

（3）冷端换热元件采用搪瓷涂层元件，可以隔断腐蚀物（硫酸氢铵和由SO3吸收水分产生的H2SO4）和金属接触，且表面光洁，易于清洗干净。

（4）增加高压水吹灰装置（双介质吹灰器），当烟气阻力上升50%左右时，隔离空气预热器后，可对空气预热器进行不停机清洗。

（5）定期进行SCR烟气脱硝系统的喷氨分布调整试验，降低SCR烟气脱硝系统的氨逃逸。

[1]曹志勇，秦逸轩，陈聪.SCR烟气脱硝催化剂失活机理综述[J].浙江电力，2010，176(12)：35-37.

[2]RICHARD T W，THOMAS L W.SCR ammonia slip distri bution in coal plant effluents and dependence upon SO3[J]. Power Plant Chemistry，2004，6（5）:295-304.

[3]廖永进，徐程宏，余岳溪，等.火电厂SCR烟气脱硝装置的运行优化研究[J].锅炉技术，2008，39（5）:60-63.

（本文编辑：陆莹）

新热光电系统可使太阳能电池转换效率提高到80%

美国几所大学的研究人员合作开发出一种热光电系统，有望将太阳能电池的转换效率提高到80%。传统太阳能电池的硅半导体只吸收红外光，而高能量光波，包括大部分的可见光光谱，都以热能形式被浪费掉。虽然在理论上，传统太阳能电池的转换效率可达34%，但由于能量浪费，尽管其工艺不断完善和进步，其转换效率依然停滞在15%～20%。为突破太阳能电池受制于转换效率的困境，美国斯坦福大学、伊利诺斯大学和北卡州立大学的研究人员着手开发出一种全新的热光电系统。据斯坦福大学研究人员介绍，既然能让太阳能电池有效发电的热辐射光谱很窄，如果能够将太阳光压缩成为让太阳能电池有效发电的单色光，从理论上来说，太阳能电池的转换效率就能提高到80%的水平。

与传统太阳能电池不同，新的热光电系统首先将太阳光压缩成红外光线，再通过太阳能电池将其转换为电能。该系统有一个中间组件，包括2个部分：一个是吸收器，在阳光下可升温；另一个为发射器，将热转换为红外光线，然后向太阳能电池照射。将太阳光压缩成为单色光的关键是保持材料的纳米结构。在最初的实验中，当温度约为1 000℃时，钨发射器的三维纳米结构出现崩塌。伊利诺斯大学的研究人员给钨发射器涂了一种称为二氧化铪的陶瓷材料，在1 000℃高温下，其结构完整性保持了12 h，在1 400℃的高温下其热稳定性保持了1 h。这是科学家首次证实陶瓷材料有助于热光电领域及其他包括利用余热、高温催化和电化学能量储存等领域的研究。目前，正在测试其他陶瓷材料，以确定可为太阳能电池提供红外线的发射器。

摘编自互联网

Operation Evaluation of SCR Flue Gas Denitration System of Coal-fired Power Generating Units in Zhejiang Province

CAO Zhi yong，CHEN Chong，TANG Dong
（Z（P）EPC Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China）

The background and operation rate of seventeen SCR flue gas denitration units of Zhejiang province are evaluated,and influence of ammonia slip from SCR system on air preheater is described.Advices of improving the operation rate of SCR flue gas denitration units and reducing the adverse effects of SCR system to coal-fired units are given.

coal-fired power generating units；flue gas denitration；evaluation；SCR

X701.3

：B

：1007-1881（2013）11-0040-04

2013-08-13

曹志勇（1977-），男，湖南郴州人，高级工程师，从事电力环保研究工作。