循環流化床鍋爐脫硝改造異常的原因分析與解決方法

   鍋爐中過熱器、再熱器、蒸發器、省煤器是鍋爐中重要的受壓元件，也是對超溫較為敏感的部件，有效地監測這些重要部件的溫度分布，是保證鍋爐安全穩定運行的關鍵所在。另外，溫度分布測量對于大型鍋爐的在線監測、優化燃燒、合理布置爐內SCNR及SCR脫硝、降低NOX排放等方面亦有重要意義。但是，據電廠運行人員反饋，鍋爐受熱面現場溫度分布測量數據與鍋爐性能設計的溫度分布經常存在偏差。因此，本文分析了導致溫度測量偏差的原因，提出一些建議，為后續鍋爐的溫度分布測量提供一定的借鑒作用。

1鍋爐機組概述

浙江某廠2010年采購了3臺220t/h循環流化床鍋爐。鍋爐為自然循環、單壓、燃煤、半露天布置的循環流化床鍋爐，主要參數為:額定蒸發量為220t/h，最大連續蒸發量為240t/h，額定蒸汽溫度為540℃，額定蒸汽壓力為9.8MPa.g。鍋爐由一個膜式水冷壁爐膛，兩個蝸殼式汽冷旋風分離器和一個尾部豎井煙道組成。其中，尾部豎井煙道上部有包墻過熱器包覆，下部由護板煙道組成。在爐膛的中上部，沿爐膛的寬度方向在爐膛前墻布置2片水冷屏及4片屏式過熱器，在尾部豎井里布置有高、低溫過熱器以及省煤器。

隨著國家環保政策對NOX排放日益嚴厲，為了降低鍋爐NOX排放指標，2016年該廠首先對3#循環流化床鍋爐進行尾部SCR脫硝改造。原循環流化床鍋爐尾部豎井煙道的省煤器布置，省煤器管組原設計為三組。現場在240t/h最大連續蒸發量的負荷運行情況下，第一組與第二組之間的實際測定煙氣溫度為370℃－380℃，此溫度剛好為SCR最佳脫硝溫度區間。

由于實際測得最大負荷情況下，第一組省煤器出口煙氣溫度剛好為最佳脫硝溫度區間，故改造方案是原有第一組省煤器管組保持不變，第二組省煤器移除作為SCR的布置區域，第三組光管省煤器更換為H型鰭片省煤器。通過調整第三組省煤器布置結構，保證改造完鍋爐性能不發生改變。

本次改造方案于2016年11月完成。改造完成，鍋爐現場運行發現:滿負荷運行時SCR區域煙氣達到430℃，即使在80%負荷運行時SCR區域煙氣亦達到410℃，均高于催化劑的使用溫度300℃－420℃。

2原因分析及誤差評估

通過采集現場數據及分析，發現改造后溫度偏高的原因為:省煤器改造前現場煙氣溫度測試失真，誤導尾部SCR的脫硝改造。改造前現場測量數據與實際煙氣溫度存在較大偏差的原因為:對高溫煙氣進行測量時，測點周圍存在溫度較低的受熱面，受冷輻射背景影響，造成測量溫度比實際氣體溫度低。下面將從理論上對該測量誤差進行評估。

當采用測溫元件對煙氣進行測溫時，測溫元件從煙氣獲得熱量，并通過背景輻射對環境散失熱量。當環境的溫度與煙氣的溫度接近時，溫度測量元件與背景之間的輻射換熱可以忽略，此時，測溫元件所測溫度與煙氣實際溫度相等，測量誤差很小，測量準確度高。

      但是，當測溫元件周圍存在溫度較低的受熱面時，測溫元件不僅接收煙氣的對流傳熱，同時與較低溫度的受熱面有一定的輻射散熱。當這種情況下，測溫元件平衡溫度將低于煙氣實際溫度。

  當采用測溫元件測量高溫煙氣時，若周圍存在冷背景受熱面會使測量數據產生較高的誤差。在這種情況下，若采用帶遮熱罩的抽氣式熱電偶，在遮熱罩與測溫元件之間，由于抽氣作用保證了二者之間的有效換熱，遮熱罩給測溫元件提供了一個溫度較高的測溫環境，從而大大降低測溫誤差。

3現場驗證

基于上述原因分析，現場重新采集數據并按照式(1)進行修正2017年3月重新對3#循環流化床鍋爐進行尾部SCR脫硝改造，增加上級省煤器的受熱面，降低SCR區域煙氣溫度，滿足SCR區域脫硝溫度的要求。

第二次改造后，鍋爐初期運行受熱面未積灰情況下，鍋爐滿負荷運行時，SCR區域完全可滿足催化劑使用溫度要求，在運行一段時間，由于受熱面受到積灰，SCR區域的溫度略有升高，但從沒有出現超過催化劑使用溫度范圍，改造后一直運行至今，脫硝效率高，鍋爐NOX排放指標達標。

4建議

通過理論分析和現場驗證，在采用測溫元件對煙氣進行測溫時，當測溫元件環境溫度與煙氣溫度接近時，測溫元件與背景之間的輻射換熱基本可忽略，測量誤差很小，測量準確度高。當測溫元件周圍存在溫度較低的受熱面時，測溫元件所測數據與實際煙氣溫度存在較大誤差。在這種情況下，建議采用帶遮熱罩的抽氣式熱電偶，在遮熱罩與測溫元件之間，由于抽氣作用保證了二者之間的有效換熱，遮熱罩給測溫元件提供了一個溫度較高的測溫環境，從而大大降低測溫誤差。

5結語

有效監測鍋爐各受熱面的溫度分布，是保證鍋爐安全穩定運行的關鍵所在，準確獲得鍋爐重要受熱面的溫度分布對于鍋爐優化燃燒、合理布置爐內SCNR及SCR脫硝、降低NOX排放等方面有重要意義。