燃气轮机余热锅炉脱硝系统改造

燃气轮机余热锅炉脱硝系统改造

陈志华

天津北海油人力资源咨询服务有限公司  天津市滨海新区  300450

摘要：现如今，在国家总体经济高速发展环境中，环境问题十分严重和突显，需要人们加大对环境的保护，从环保角度出发，推动企业的长远稳定发展，逐渐实现国家最新提出绿色可持续发展目标。所以，在满足烟气排放要求过程中，利用对燃气轮机余热锅炉脱硝系统进行改造的方式，提高燃气轮机余热锅炉脱硝系统的运行稳定性与安全性同时，也确保了整体工作效率和质量，很大程度上推进了这一行业的高质量发展，降低对生态环境的破坏与污染。本文重点分析了燃气轮机余热锅炉脱硝系统改造概述和要点。

关键词：燃气轮机；余热脱硝；系统改造；概述；要点

前言：当前，在新时期社会发展环境中，各个行业都面临转型与升级。在某石化公司中，从140万ta-1重油催化裂化装置配套上出发，为其建设了催化烟气脱硝、除尘、脱硫装置，并且在2014年一次开车成功，同时在多年的改进与调整下，充分满足了烟气二氧化硫排放质量浓度要求，也就是小于等于50mg▪m-3，并且粉尘排放质量浓度也小于等于10mg▪m-3，非常符合当地对污染物控制的要求，很大程度上减轻环境负担与压力，为人类与自然和谐共处打下良好基础。

一、燃气轮机余热锅炉脱硝系统改造概述

在煤电行业持续创新与转型背景下，逐渐朝着燃机发电产业的方向发展，是当前我国能源转型道路上十分关键的内容。在国家对燃机机组提供更多政策支持情况下，燃机电厂数量持续增加。对于我国北方区域而言，经常有大面积雾霾现象，因此国家对氮氧化物的排放提出更高要求。比如，在《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）这一规范要求中，规定燃机电厂中NOx的排放量要小于等于50mg/Nm3。针对一些特殊区域，其含量不可以大于30mg/Nm3。然而，从燃气发电烟气的成分来看，一般包含了NOx、H2O、O2等气体。

在把燃气发电中烟气成分与燃煤烟气进行对比之后，得知烟气中含有的氧气与水物质含量变化程度比较大，并且直接影响到常规SCR催化剂脱销效率与质量。一般情况下，燃机入口位置NOx浓度为50mg/Nmm³。在这一情况下，会对燃机脱销效果产生不利影响，进一步增加了这一操作压力。同时，从燃机发电组中一些主要装置与工艺系统进行设计期间，要结合具体的排气参数，了解余热使用特点与要求，把工艺模型设计作为重心，确保催化剂配置参数符合要求，具有高活性特点，并在脱销方式运用上也发挥良好的使用效果。因此，在SCR工艺运用过程中，可以采用热源引接工艺，热解尿素，制备氨气，将烟道喷入到喷氨格栅中，从而实现脱硝。在这一操作过程中，工艺与设备的使用都非常复杂，并且占用很大的面积，因此热源引接与氨气制备储存工作相当困难，加上系统管路的繁琐性，无法达到燃机在紧凑布置上的要求。另外，如果尿素热解时间比较长，热解反应器一直处于长时间的运行状态，就容易出现各种各样的问题，对燃机的脱硝速度带来很大的干扰。在喷氨格栅过程中，无法确保烟气与氨气混合具有均匀性与彻底性的效果，并且烟道中流场情况难以预测，也就导致催化剂和烟气接触不够充分，进一步降低了脱硝的效率与质量。

二、燃气轮机余热锅炉脱硝系统改造要点

（一）在混合烟气消旋装置上

从燃气轮机排出烟气情况来看，属于螺旋流动状态。当前烟气脱硝装置中氨水蒸发槽，经常运用到蒸汽加热方式，导致热量浪费的同时，也运用烟气加热的方式。不过，氨水蒸发槽温度不高，氨水汽化效果不明显，降低脱硝反应效果。在运用低浓度的氨水溶液以后，具有工艺简单和造价低的优势，并且不会结扎堵塞，运用效果十分明显。在对氨水汽化效果烟气脱硝装置加以改造期间，主要运用到氨气供应管道、稀释风机与压缩空气供应管道等装置。此时，要配备两台稀释风机，一台工作，另一台作为备用。

在渗透到催化剂层面以后，提高烟气脱销的均匀性，避免对催化剂产生限制，有利于烟气脱销过程更加平稳与安全。如果从催化剂角度分析，设置蜂窝结构以及波纹板位置，增大比表面积，降低流动阻力带来的损失，让烟气脱销速度提升一个高度。针对消旋设置的内部结构，其中有多个通道。党中轴线以及烟气通道处于平衡位置时，通道中至少含有1个整流叶片。在固定之后，将气流转小，在叶片自身特征的带动下，就可以展开相互碰撞和反弹，促使旋转角速度削弱。

（二）在制氨工艺比较上

在对制氨工艺进行对比过程中，如果从能源消耗视角着手，利用高温烟气展开尿素热解，会造成烟气含尘量增多，导致喷氨格栅堵塞。在增加电加热设备数量以后，便于热解完全分解。然而，针对燃气轮机组，其中含有很少的烟气污染物，消除了对喷氨格栅进行堵塞的影响，其温度和比较适合尿素的热解，具有明显规避能源消耗的作用。针对尿素水解反应器，在使用过程中，要进行辅助加热，其阀门要有蒸汽的渗透，导致系统能源消耗。所以，在刚开始的投资与分析环节中，尿素水解制氨的工艺，对于水分反应设备以及水解产物输送管道来讲，会运用到不锈钢材料，造成成本的增加。由此可见，尿素水解过程，对系统严密性有着更高的要求，像阀门与反应器等，其制作费用都比较多。另外，尿素热解和水解相比较，在完全反应与中间聚合物方面有着很重要的优势。

（三）在燃气轮机工况中SCR脱硝催化剂应用上

针对燃气轮机脱硝系统的实际运行现状，通过对烟气排放特征的分析，为了确保燃气轮机的高效脱硝，进而对SCE脱硝催化剂选择有更严格的要求。也就是说，创新催化剂温度窗口的基础上，提高催化剂的适应性非常重要。在催化剂活性上，也要提高，满足特殊环境燃机的脱硝需求。

（四）在含量对催化剂带来SCR脱硝效率的影响规律上

在把标准含量催化剂加入到WO3中以后，脱硝速度有很大的提升，特别是在380-440℃与280-360℃之间，更为显著些。当催化剂的反应温度在340-390℃之间时，可以拓展到280-440℃范围内。在低温时间段进行脱硝活性的拓宽，其作用与效果会更加明显，并且催化剂的活性也得到很大的提升。如果WO3的含量有所转变，从4%变为8%，就会让催化剂bet从76㎡/g转变为99㎡/g.除此之外，在催化还原反应以后，催化剂中BET会不断下降，不过不会有很大的变化，以此体现出WO3对催化剂活性起到一定强化的作用。

（五）在激波吹灰混合器外表面保温处理上

    考虑到混合器位置设置在炉膛意外，同时硫酸蒸汽露点处于140-160℃之间。所以说，烟气硫酸蒸汽很容易在混合器中遇冷凝结，是腐蚀现象出现的主要影响因素。在对其进行保护处理以后，此时混合器中温度会大于硫酸蒸汽露点温度。通过实践表明，在混合器外部或者底部弯头位置中，进行保温处理以后，就可以明显控制露点腐蚀问题的出现，也就减少了设备的后期养护与维修成本，确保混合器设备自身使用性能的同时，也可以帮助企业获得最大的经济效益、社会效益与生态效益，进一步说明了燃气轮机余热锅炉脱硝系统改造的重要性与必要性，对这一行业的现代化、规范化与自动化发展有着深远影响。

三、结束语

综上所述，在对燃气轮机工况情况有所了解以后，掌握烟气排放特征，了解目前脱硝系统在运行期间存在的问题与不足之处，进一步指出燃气轮机机组SCR高效脱硝的使用技巧与方案，运用尿素溶液预热的方式，加上直接喷淋渗透烟道的工艺与技术手段，提高运行的整体效率与质量，促使这一脱硝过程更加稳定与高效，具有布置紧凑与设备简单的优势，特别是在节能环保方面，更是呈现出显著的运用效果。

参考文献：

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