燃煤機組脫硝改造后預(yù)熱器防堵研究

陶 冶

（國電民權(quán)發(fā)電有限公司運行部，河南 商丘 476821）

燃煤機組脫硝改造后預(yù)熱器防堵研究

陶 冶

（國電民權(quán)發(fā)電有限公司運行部，河南 商丘 476821）

針對燃煤機組脫硝改造后易發(fā)生空氣預(yù)熱器堵塞這一問題，深入分析預(yù)熱器堵塞原因，探索一系列預(yù)防手段，結(jié)合實際運行情況，總結(jié)了一套行之有效的運行維護管理辦法，取得了良好效果，有效避免了空預(yù)器的堵塞。

脫硝改造；空氣預(yù)熱器；防堵

國電民權(quán)發(fā)電有限公司現(xiàn)役2×600MW機組三大主機均為東方電氣有限公司制造。其中鍋爐為DG1970/25.4-Ⅱ1型，單爐膛，一次中間再熱，尾部雙煙道結(jié)構(gòu)。鍋爐為固態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架，全懸吊結(jié)構(gòu)，露天布置。為保證鍋爐排放煙氣滿足環(huán)保要求， 2014年5月進行了SCR脫硝改造。通過對脫硝改造機組發(fā)生堵塞的原因進行深入分析，結(jié)合實際探索了一些了防止預(yù)熱器堵塞的手段。

1 SCR煙氣脫硝裝置原理

SCR煙氣脫硝裝置原理：氨氣被噴入高溫?zé)煔饷撓跹b置中，在催化劑的作用下將煙氣中NOx 分解成為N2和H2O。反應(yīng)公式如下：4NO +4NH3+O2→4N2+6H2O或者NO +NO2+2NH3→2N2+3H2O通過使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎鲜龇磻?yīng)可以在200 ℃～450 ℃的溫度范圍內(nèi)有效進行， 在NH3/NO= 1的情況下，可以達到80～90%的脫硝效率。

2 投入脫硝后預(yù)熱器容易堵塞的原因

SCR煙氣脫硝裝置對空氣預(yù)熱器的運行主要有以下不利影響：

（1）煙氣中由SO2向SO3的轉(zhuǎn)化率增加，即煙氣中的SO3量增加，煙氣酸露點溫度增加，由此加重空氣預(yù)熱器的酸腐蝕和堵灰。

（2）SCR煙氣脫硝裝置中的逸出氨與煙氣中的SO3和水蒸汽生成硫酸氫銨（NH3+SO3+H2O →NH4H SO4）。NH4H SO4水溶液呈中度酸性且具有很大的粘性，易粘附在空氣預(yù)熱器的換熱元件表面上，再次加劇氣預(yù)熱器的酸腐蝕和堵灰。硫酸氫銨在一定溫度內(nèi)會形成嚴(yán)重堵塞現(xiàn)象，溫度段處于預(yù)熱器的中低溫度段。

不論是固態(tài)的還是液態(tài)的硫酸氫銨都極易溶于水且腐蝕性強，所以預(yù)熱器防堵一般要從提高預(yù)熱器冷端溫度（提高預(yù)熱器冷端露點）、提高吹灰溫度（讓預(yù)熱器冷端的硫酸氫銨呈現(xiàn)液態(tài)以利于吹走）和減少氨逃逸三個方面下功夫。

3 影響脫硝效率的主要因素

（1）催化劑。不同的催化劑有不同的結(jié)構(gòu)、表面積、活性和物理性能。催化劑表面積越大， 活性越高，氨氣與煙氣中的NOx反應(yīng)越劇烈。在一定結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中采用的還原劑（氨）的劑量越少，即n（NH3）/n（NOx）比值就越小；同樣，在相同的n（NH3）/n（NOx）比值下，采用活化性高的催化劑有利于小尺寸反應(yīng)器的運行。總的來說，在n（NH3）/n（NOx）比值、反應(yīng)器尺寸一定的條件下，催化劑活性越大，降低NOx生成量的可能性就越大。

（2）反應(yīng)溫度。反應(yīng)溫度在一定程度上決定著還原劑（氨）與煙氣中NOx的反應(yīng)速率，同時也影響催化劑的活性。一般來說，反應(yīng)溫度越高，越有利于SCR系統(tǒng)的運行，但是，考慮綜合效率問題（主要是煙氣加熱），并不是采用設(shè)備的極限溫度，而是在一定工況下采用最佳的反應(yīng)溫度，溫度范圍視SCR反應(yīng)器在鍋爐尾部的布置位置而定。

（3）煙氣在催化劑容積內(nèi)滯留時間。煙氣在催化劑容積內(nèi)滯留時間的尺度取決于催化劑的結(jié)構(gòu)。

（4）煙氣流型。煙氣流型在一定程度上取決于催化劑的結(jié)構(gòu)，合理的煙氣流型有利于催化劑的充分利用，也有利于還原劑與煙氣中NOx的反應(yīng)，進而使得SCR系統(tǒng)有較高的脫硝效率。

（5）煙氣溫度。煙氣中的NOx 濃度通常是低的，但是煙氣的體積相對很大，因此用在SCR裝置的催化劑一定 是高性能。因此用在這種條件下的催化劑一定滿足燃煤鍋爐高可靠性運行的要求。

4 氨逃逸導(dǎo)致預(yù)熱器堵塞的現(xiàn)狀以及主要對策

（1）選擇合適的催化劑。SO2向SO3的轉(zhuǎn)化率一般應(yīng)控制在1%以內(nèi)。有些催化劑雖然還原效率很高，減少了催化劑用量，但SO2向SO3的轉(zhuǎn)化率也高，選擇合適的催化劑很關(guān)鍵。（2）控制氨逃逸，一般在3ppmv以下。（3）控制省煤器入口煙溫。合適的省煤器煙溫能促進氮氧化物與氨氣的反應(yīng)速度，一般在380℃左右比較合適。（4）加強預(yù)熱器吹灰。（5）進行低氮燃燒器改造，減少噴氨量。（6）安裝暖風(fēng)器，提高鍋爐排煙溫度。（7）降低鍋爐燃煤含硫量。（8）利用停機機會進行清洗。

5 國電民權(quán)公司預(yù)防預(yù)熱器堵塞的主要對策

（1）合理控制反應(yīng)溫度。在一定溫度范圍內(nèi)，隨反應(yīng)溫度提高，NOx 脫除率急劇增加，脫硝率達到最大值時，溫度繼續(xù)升高會使NH3氧化而使脫硝率下降； 反應(yīng)溫度過低，煙氣脫硝反應(yīng)不充分，易產(chǎn)生NH3的逃逸。 我公司由于設(shè)置了用于調(diào)節(jié)再熱氣溫的分隔擋板，關(guān)鍵時可用來調(diào)整脫硝系統(tǒng)入口溫度減少氨逃逸。（2）加強集控人員培訓(xùn)，提高意識，特別是利用大修期間加大培訓(xùn)，在保證NOx不超標(biāo)的情況下，降低NH3的逃逸。（3）對預(yù)熱器吹灰蒸汽管路進行改造，吹灰蒸汽管路加粗。根據(jù)其它電廠經(jīng)驗，引入預(yù)熱器主蒸汽吹灰，將預(yù)熱器吹灰壓力提高到1.5—1.8MPa之間。保證吹灰溫度在280℃以上。（4）預(yù)熱器吹灰設(shè)置底上兩層吹灰器，減少積灰。（5）防止噴氨量過多。目前噴氨系統(tǒng)單側(cè)設(shè)計100%流量調(diào)節(jié)閥，建議將其改為70%流量主調(diào)閥和30%流量副調(diào)閥，提高噴氨的準(zhǔn)確性。（6）選擇流量調(diào)節(jié)特性較好的氨流量調(diào)節(jié)閥。（7）熱工控制環(huán)節(jié)中，引入負(fù)荷、煙氣流量等前饋信號，將開環(huán)控制改為閉環(huán)控制，減少氨流量調(diào)節(jié)的遲緩率。（8）加裝送風(fēng)機暖風(fēng)器以提高冬季時的排煙溫度。（9）采用雙層預(yù)熱器，預(yù)熱器改為搪瓷材料，且采用封閉式板型。回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器冷端采用封閉直信道大波紋組件，能保持吹灰氣流能量集中、耗散慢，吹灰氣流能清理傳熱組件的深度大大提高。（10）受熱面間隙適當(dāng)加大。對容易出現(xiàn)預(yù)熱器熱端堵灰的回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器，熱端和中溫段換熱組件片可以采用松排列方式，換熱組件片之間在設(shè)計時留有0.2-0.6mm的間隙，一方面加大了通流通道寬度，另一方面在運行時，氣流沖擊使得傳熱組件片可以處在抖動狀態(tài)，便于將灰粒排出預(yù)熱器。此外，盡量減少阻擋吹灰氣流進入傳熱組件的構(gòu)件，能有效減少吹灰死角。

6 運行效果

國電民權(quán)發(fā)電有限公司兩臺600MW機組自2014年脫硝改造以來，空預(yù)器未發(fā)生堵塞，一次風(fēng)側(cè)、二次風(fēng)側(cè)、煙氣側(cè)差壓幾乎沒有變化。

［1］李俊華.煙氣催化脫硝關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用［J］.科學(xué)出版社，2015.

［2］王宗文.火電廠煙氣脫硫及脫硝實用技術(shù)［J］.中國水利水電出版社，2010.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.024

陶冶（1983-），男，工程師，國電民權(quán)發(fā)電有限公司運行部副主任。