超臨界機組液氨蒸發(fā)器出力低分析

趙濤

摘 要：某公司2臺630MW超臨界火電機組脫硝系統(tǒng)采用選擇性催化還原（SCR）工藝，采用液氨為還原劑，兩臺機組共用一套液氨儲存與供應系統(tǒng)。氨區(qū)配置兩臺蒸發(fā)器，一運一備。A蒸發(fā)器出力持續(xù)降低，本文對蒸發(fā)器出力低的原因進行了分析，通過系統(tǒng)檢查分析與化學指標分析，制定了解決對策，消除了蒸發(fā)器出力低的缺陷，確保了整個供氨系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：超臨界；脫硝；蒸發(fā)器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.045

1 概述

某公司2臺630MW超臨界火電機組于2013年新增一套脫硝系統(tǒng)與液氨儲存與供應系統(tǒng)，2016年實施了煙氣超低排放改造，脫硝系統(tǒng)增加一層催化系統(tǒng)，同時受入爐煤煤質(zhì)的影響，兩臺機組液氨消耗進一步加大，氨區(qū)蒸發(fā)器出力下降或設(shè)備退出運行，嚴重影響鍋爐脫氮效率，氨區(qū)蒸發(fā)器出力下降是生產(chǎn)現(xiàn)場急需解決的問題。

2 原因分析及改善方案的制定

2.1 排查過程及分析

（1）A蒸發(fā)器水浴溫度和氨氣溫差約為32℃、B蒸發(fā)器水浴溫度和氨氣溫差約為15℃。說明A蒸發(fā)器換熱效果差。

（2）解體檢查調(diào)節(jié)門后平衡閥入口和平衡閥門芯，發(fā)現(xiàn)黑色沉積物。因其入口平衡閥有節(jié)流現(xiàn)象，該入口管處沉積物較多。同理，在蒸發(fā)器內(nèi)部的氣化盤管也應存在黑色沉積物沉積的問題。

（3）對黑色沉積物進行定性分析。分別用除鹽水、硫酸和鹽酸浸泡處理12小時，結(jié)果如下：1）除鹽水浸泡后，底部沉積物無明顯變化；上部析出漂浮物，定性為油脂類。2）硫酸和鹽酸浸泡后底部沉積物全部溶解，定性為氧化鐵；上部析出漂浮物，定性為油脂類。

2.2 對液氨雜質(zhì)來源進行分析

（1）液氨中的油。1）目前工業(yè)制取液氨的工藝，主要是將天然氣、石腦油、重質(zhì)油和煤（或焦炭）等原料，制成含氫和氮的原料氣，對原料氣進行凈化處理，除去雜質(zhì)后的氫氣和氮氣，在高溫高壓和在催化劑的作用下合成得到氨，故液氨出廠時或多或少就有油的殘留，比如合成過程中存在的原料油、雜質(zhì)油、少量的壓縮機油。2）液氨在輸送及壓縮過程中，輸送泵等動力源攜帶油。

油在水的作用下變質(zhì)，因環(huán)境溫度低會析出石蠟，溫度過高則碳化。石蠟作為一種單獨、半固態(tài)液相從油中被分離出來，并在儲氨罐、氨氣輸送管道上和其它所能夠接觸到的設(shè)備上形成沉積物，長時間堆積會嚴重堵塞調(diào)節(jié)閥門、氨氣輸送管道及噴氨流量計、阻火器等。

（2）液氨中的氧化鐵。在制取液氨過程中，對原料氣進行凈化處理過程中極有可能不徹底，氫和氮在合成氨時催化觸媒脫落，造成催化劑觸媒、鐵銹、炭、硫元素等雜質(zhì)懸浮于液氨中，它們與液氨一同進入蒸發(fā)器盤管內(nèi)，在液氨氣化后析出并隨氣氨輸送到噴氨流量計、阻火器，從而造成該部位的堵塞。

（3）基建殘留。氨站系統(tǒng)設(shè)備安裝后，儲氨罐投入使用前對儲罐內(nèi)雜質(zhì)未清理干凈，整個管路系統(tǒng)吹污、清掃不徹底，造成系統(tǒng)運行期間金屬屑等雜質(zhì)脫落懸浮于液氨中，在蒸發(fā)器盤管內(nèi)液氨氣化后析出。

（4）液氨中的水分對金屬的絡(luò)合腐蝕。根據(jù)《GB 536-1988 液體無水氨》（GB 536-1988），液體無水氨優(yōu)等品的水分≤0.1%，如果液氨出廠品質(zhì)差，含水量非常大，氨水是一種絡(luò)合劑，對大部分的金屬都有絡(luò)合腐蝕作用，長時間會造成金屬腐蝕剝落形成金屬雜質(zhì)。

結(jié)論：因液氨中的雜質(zhì)隨著運行時間在相對高溫區(qū)、流通變徑處附著和沉積，造成蒸發(fā)器換熱效果差和液氨進量少，導致液氨氣化不足，最終導致蒸發(fā)器出力下降。

2.3 制定改善方案

（1）對調(diào)節(jié)門后平衡閥入口管和平衡閥處沉積物進行定期清理。

（2）入廠取樣化驗上對安全、人員資格、試驗條件嚴格要求，確保入廠質(zhì)量合格。

（3）設(shè)備內(nèi)部沉積物多，造成蒸發(fā)器水浴溫度和氨氣溫差大或氨氣溫度低是一個循序漸進的過程，運行監(jiān)視應及早發(fā)現(xiàn)劣化的趨勢，確定處理。

（4）運行合理調(diào)整氨氣溫度控制區(qū)間，一般控制在45～50℃左右，低于廠家推薦值，避免高溫區(qū)雜質(zhì)沉積。

3 改善后的效果

改善方案實施后，A蒸發(fā)器出力情況大大改善。A蒸發(fā)器出口氨溫平穩(wěn)，蒸發(fā)器出力未再出現(xiàn)降低和持續(xù)下降現(xiàn)象。

4 結(jié)束語

綜上所述，該公司蒸發(fā)器的主要原因液氨中的雜質(zhì)隨著運行時間在相對高溫區(qū)、流通變徑處附著和沉積，造成蒸發(fā)器換熱效果差和液氨進量少，導致液氨氣化不足，最終導致蒸發(fā)器出力下降，通過對系統(tǒng)定期對蒸發(fā)器進行沖掃和對易沉積部位進行檢查。結(jié)合運行實際和設(shè)備參數(shù)，氨氣溫度控制在55～60℃。持續(xù)把好液氨入廠質(zhì)量驗收關(guān)，有效的消除了蒸發(fā)器出力下降現(xiàn)象，提高供氨系統(tǒng)運行可靠性。

參考文獻：

[1]曾令大，王曉林等.脫硝裝置在超臨界鍋爐中的應用[J].鍋爐技術(shù).

[2]王松漢.石油化工設(shè)計手冊[M].石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[M].北京化學工業(yè)出版社.

[3]斯派莎克工程中國公司.蒸汽和冷凝水系統(tǒng)手冊[M].上海科學技術(shù)文獻出版社.

[4]段修立.脫硝系統(tǒng)運行規(guī)程[E].2017.