鍋爐脫硝SCR反應器內部積灰原因分析及治理

文 勇

（江蘇省太倉市太倉港協鑫發電有限公司，江蘇 蘇州215433）

0 引言

隨著脫硝系統運行時間的增加，脫硝催化劑會逐漸發生堵灰情況，嚴重影響機組的安全經濟運行。從2013年12月份開始，太倉港協鑫發電有限公司（以下簡為本公司）3、4、6號爐脫硝催化劑差壓緩慢增大，4A側脫硝催化劑差壓增加最多，300MW負荷下差壓達到500Pa，比正常運行差壓高200Pa；3B側催化劑差壓較正常差壓高100Pa，6A、6B側催化劑差壓較正常差壓高50Pa，都有堵灰的跡象。春節調停期間分別對3臺機組催化劑堵灰進行了清理，清理后催化劑差壓基本恢復正常。根據3臺機組催化劑堵灰情況，分析了原因，并明確了防止催化劑堵灰的措施，計劃在機組檢修期間進行治理。

1 脫硝裝置概況

本公司4臺鍋爐為上海鍋爐廠制造的SG－1036／17.47－M868亞臨界、一次中間再熱、控制循環汽包爐、單爐膛、Π型結構、平衡通風，四角切圓燃燒、擺動燃燒器調溫、固態排渣，全鋼架懸吊式結構、露天布置、正壓直吹式制粉系統。設計煤種為神華煤。

本公司三期（2×320MW）機組煙氣脫硝工程采用選擇性催化還原法（SCR），催化劑層數按2層運行1層備用設計。在設計煤種鍋爐最大連續出力工況、處理100%煙氣量、1層催化劑條件下脫硝效率不小于65%。脫硝系統主要工作流程：液氨通過卸氨壓縮機的作用從液氨槽車中送入液氨儲罐，減壓節流后進入氨蒸發器，經熱水浴加熱后蒸發為氣氨，再進入氣氨緩沖罐，通過調節閥和輸送管道進入脫硝反應系統，經稀釋空氣稀釋后通過噴氨格柵與煙氣均勻混合，通過導流板和整流裝置后進入SCR反應器催化反應區，在催化劑的作用下氨與NOx反應，NOx轉化為N2和H2O，處理后的煙氣進入空氣預熱器進行熱交換。

由于公司脫硝系統屬后增裝系統，現場空間受限，脫硝煙道不利于煙氣流場的均勻分布，加之脫硝煙道導流板及吹灰器布置不合理，經過長時間的運行后反應器內部積灰嚴重，導致脫硝催化劑大面積堵塞、催化劑活性失效加劇，脫硝耗氨量增加、效率下降，也使脫硝反應器運行差壓大幅上升，機組安全經濟運行受到嚴重影響。

2 脫硝SCE反應器積灰原因分析

春節調停期間，先后對4、3、6號爐脫硝內部積灰情況進行檢查，經分析發現，造成各臺爐脫硝催化劑堵灰的主要原因有以下幾點：

2.1 脫硝入口導流板設計安裝不合理

脫硝入口導流板設計不合理，在煙道內形成局部低速區，此處飛灰沉積形成灰堆，檢查3、4、6號爐脫硝入口煙道導流板灰堆積較多且板結硬化，此處的灰脫落后，聲波吹灰器無法清除就會造成催化劑堵灰，4B側和6A側堵灰主要是此因素造成的。

2.2 催化劑上部支撐工字鋼梁側積灰

脫硝催化劑上部工字鋼梁兩側及上部也會形成飛灰沉積并形成板結狀，在堆積高度達到一定程度及積灰受到震蕩后落下堵塞催化劑，因瞬間落下的板結狀積灰不能隨煙氣及時排走，導致堵塞部位積灰越來越多，從而大面積堵塞催化劑。

2.3 煙氣中顆粒狀焦粒引起催化劑堵塞

煙氣中的焦粒（俗稱爆米花灰）被帶入脫硝裝置，造成催化劑上部鐵絲網堵塞，3、4、6號爐脫硝催化劑上部鐵絲網上都存在焦粒。3、4號爐摻燒菲律賓煤期間鍋爐結焦加劇，可能有部分焦粒被帶入催化劑。檢查6號爐催化劑上部焦粒也較多，但6號爐未摻燒菲律賓煤，主要摻燒褐煤，說明不完全是由于摻燒菲律賓煤造成，其他煤種也存在此現象。目前這種焦粒產生的原因不明。

2.4 聲波吹灰器數量不足且工作不正常

聲波吹灰器不能完全覆蓋所有催化劑，存在吹灰死角，另外聲波吹灰器膜片老化存在發聲不正常的情況。3、4號爐多個聲波吹灰器發聲尖銳，6號爐聲波吹灰器聲音較小。根據催化劑內部積灰檢查情況發現，有的吹灰器遠端積灰較多，說明吹灰器吹灰效果差，有的在吹灰器口處就有大量灰堆積，說明此聲波吹灰器工作不正常。

2.5 催化劑超過設計使用壽命造成堵塞

3、4號爐催化劑的運行時間遠遠超過設計的使用壽命16 000h，催化劑的活性降低，也是造成3、4號爐脫硝催化劑堵塞的一個因素。

3 防止脫硝催化劑內積灰的對策

3.1 脫硝入口煙道導流板治理

煙氣流向與煙道不平行，形成煙氣分離現象，會出現局部低速區，煙氣中粉塵由于重力作用沉積。此種情況應改進脫硝入口煙道導流板布置，檢修期間進行處理。

3.2 催化劑支撐鋼梁處積灰治理

工字鋼梁兩側積灰并形成板結，在堆積高度達到一定程度及積灰受到震蕩后落下堵塞催化劑，導致堵塞部位積灰越來越多，從而大面積堵塞催化劑。在工字鋼梁兩側加裝鋼板消除易積灰空間。目前5、6號爐已經進行了改造，3、4號機組C修期間進行。

3.3 消除煙氣中的顆粒狀焦粒堵塞催化劑的措施

為有效地清除顆粒狀焦粒，建議在省煤器出口設置金屬絲網攔截，并配置蒸汽吹灰器，定期進行吹灰，以防止金屬絲網堵塞；另外建議在省煤器至脫硝入口煙道處加裝灰斗，使大顆粒的焦粒落入灰斗。

3.4 增加聲波吹灰器并加強維護

3、4號機組每層催化劑只安裝3個聲波吹灰器，催化劑有一個角沒有布置聲波除灰器，存在吹灰死角，在檢修期間加裝一個；加強聲波吹灰器的維護，將聲波吹灰器列入定修項目，定期進行檢修維護。

3.5 催化劑超過使用壽命的處理

本次3、4號爐脫硝催化劑孔內堵塞的灰沒有完全清除，隨著運行時間的增加，堵灰還會加劇，建議利用C修機會對催化劑再生，徹底清除催化劑孔內的積灰恢復催化劑活性，另外建議3、4號爐再增加一層催化劑。

3.6 布置催化劑吸灰或壓縮空氣吹灰管路

在脫硝催化劑上方加裝吸灰或壓縮空氣吹灰裝置，當催化劑輕微積灰時可以停止脫硝噴氨，打開脫硝系統檢查孔進行人工吸灰或吹灰。4號機組曾在運行中打開檢查孔進行催化劑上部吹灰，但由于大顆粒的焦粒無法清除，只能清除細灰，大顆粒和板結的灰不能通過催化劑孔，只能采取吸出的方式清除。

4 結語

本公司脫硝系統投入運行20 000h左右，脫硝催化劑均發生堵灰現象，影響機組的安全經濟運行，通過機組調停對催化劑堵灰進行了清除，但由于停機時間短，防止脫硝系統堵塞的設備治理工作未實施，目前催化劑堵灰的原因及采取的治理措施已基本明確，待機組檢修期間進行脫硝系統優化、治理。春節調停催化劑清灰后，差壓基本恢復正常，脫硝效率、噴氨量、氨逃逸在正常范圍。公司還制定了防止脫硝催化劑堵塞的技術措施，及時監督跟蹤催化劑差壓變化趨勢，控制噴氨量，增加聲波吹灰器頻次來防止和減輕催化劑堵塞的發生。

［1］湯璐，程勇，趙國躍.神華煤在非設計煤種鍋爐上的燃用技術［A］.全國火電100MW級機組技術協作會第四屆年會論文集［C］，2006