脱硝系统热解炉结晶原因分析与预防措施

李海浩

（华能铜川照金电厂，陕西铜川 727100）

脱硝系统热解炉结晶原因分析与预防措施

李海浩

（华能铜川照金电厂，陕西铜川 727100）

华能铜川照金电厂＃1机组脱硝系统改造投运后，出现了热解炉结晶堵塞情况，对热解炉结晶的原因进行了分析，提出了检修维护和运行监视两方面的预防措施，保证了脱硝系统安全、稳定运行。

脱硝系统；尿素；热解炉；结晶；预防措施

1 机组概况

华能铜川照金电厂＃1，＃2机组脱硝系统采用选择性催化还原法（SCR）脱硝工艺，采用尿素热解制备脱硝还原剂，SCR系统的布置方式为高飞灰区布置方式，即将SCR布置在省煤器与空气预热器之间，每台锅炉布置2个SCR反应器，不设置反应器旁路。在燃用设计煤种及校核煤种、锅炉负荷为40%～100%额定负荷、处理100%烟气量的条件下，保证脱硝效率不小于67%，出口NOx质量浓度稳定控制在100mg／m3以下。催化剂采用蜂窝式催化剂，按“2+1”设置。

尿素由人工经卸料口倒入设置在地面下的溶解罐内，在搅拌器的搅动下，用已经预热的除盐水将干尿素溶解成质量分数为40%～50%的尿素溶液，通过输送泵输送到尿素溶液储罐。尿素溶液经由循环泵、计量与分配装置、雾化喷嘴后喷入热解炉内，在350～600℃的高温热风条件下热解生成NH3，H2O和CO2，分解产物与热风在热解炉内混合均匀后喷入脱硝系统。脱硝流程如图1所示。脱硝系统热解炉材质为304不锈钢，热解炉内径约1575mm，高度约12m，每台热解炉配置4支尿素喷枪。

2 热解炉内部结晶事件经过

2012-12-08 T 14：40，＃1锅炉脱硝系统改造168 h试运行结束后，运行人员监盘发现热解炉入口压力从1.94 kPa瞬间上升至3.26 kPa，电加热器入口风量由42714m3／h降至36464m3／h，涡流混合器入口压力A侧由0.22 kPa降至0.14 kPa，B侧由0.10 kPa降至0 kPa，热解炉出口温度逐渐从356℃降至348℃，尿素总流量维持在0.4m3／h未变化；14：40，电加热器入口风量电动调门由32.7%开至36.4%，初步分析可能为热解炉内部结晶块掉落导致系统风压及风量波动；20：39，运行人员监盘再次发现热解炉热一次风电动总门由33%逐渐开大，总风量逐渐下降，热解炉入口压力由2.9 kPa逐渐上升，A／B侧SCR涡流混合器压力由0.22／0.08 kPa逐渐下降；21：45，热解炉一次风电动总门开至63%，热解炉入口压力上升至5.90 kPa，A／B侧SCR涡流混合器压力下降至0.06／0 kPa。

图1 脱硝流程

分析以上情况，判断热解炉内部局部结晶堵塞，随后停运＃1锅炉脱硝系统。2012年12月9日，将热解炉打开检查，发现热解炉人孔门部位已被结晶体堵死，热解炉内部积存约7m3的白色膏状结晶体（如图2所示）。白色膏状结晶为尿素溶液未分解直接遇冷点凝结形成的，具体位置为热解炉＃1，＃4尿素喷枪下方1.5m左右及热解炉出口ø426mm管道水平段约1.0m部分（如图3所示）。

图2 白色膏状结晶体

图3 热解炉结晶部位示意

3 结晶原因分析

（1）热解炉布置在炉后右侧L3-L5，N3-N5钢架之间，标高18.1～38.4m。热解炉进行局部封闭，人孔门位置以下未进行井身封闭，左侧背风面与右侧迎风面存在15℃左右的温差。初步判断结晶原因为冬季室外温度较低，迎风面散热损失大于背风面，热解炉内部绝热环境被破坏，存在冷点，最终导致结晶。

（2）尿素喷枪雾化空气流量设计值为24m3／h，而实际运行中为16m3／h，雾化空气流量偏低，雾化效果减弱，当尿素喷枪流量偏大时，雾化空气流量与之不匹配，尿素形成液滴掉落在热解炉内壁上结晶。

（3）单支尿素喷枪设计最大流量为0.12m3／h，而实际运行中达到0.17m3／h，超出设计允许最大值，尿素雾化效果不良，尿素液滴掉落在热解炉内壁上形成结晶。

（4）尿素溶液喷量超过设计值，导致热解炉内部温度降至尿素分解温度以下，尿素溶液热解后再次结晶。

4 预防措施

4.1 检修维护方面

（1）在环境温度较低的地区，将热解炉本体四周用保温板进行封闭，防止热解炉外壁形成局部低温区而引起内部结晶。

（2）尿素喷枪的雾化空气流量必须满足雾化要求，建议检修维护人员每2周对尿素喷枪雾化情况进行一次全面检查，防止雾化不好。

（3）建议利用机组调停备用或检修机会，检查热解炉内部结晶情况，以便及早发现问题并及时进行处理。

（4）重点加强热解炉、尿素喷枪、喷氨管道等区域保温的检修及维护，确保保温良好。

（5）脱硝系统的尿素溶液管道、尿素喷枪冲洗水管道必须使用不锈钢，不能采用碳钢，防止生成铁锈进入尿素喷枪引起堵塞或出现雾化效果不良的情况。

4.2 运行监视方面

（1）运行巡检人员必须对各尿素喷枪雾化空气压力、流量以及各尿素喷枪母管压力进行检查对比（正常运行参数：雾化空气流量为18～24m3／h，雾化空气压力为0.55MPa左右，尿素喷枪压力为0.25 MPa左右），发现参数异常，应及时查找原因并进行处理。

（2）运行人员应根据尿素溶液调节阀门同一开度情况下对应的尿素溶液流量来判断尿素溶液喷枪是否堵塞或脱落，对堵塞的尿素溶液喷枪必须及时停运并清理或更换喷头。

（3）锅炉正常运行中，通过燃烧调整，尽量降低炉膛出口NOx排放质量浓度，以减少尿素溶液的消耗量，防止尿素耗量过大而引起热解炉内部结晶。

（4）正常运行时控制脱硝系统所耗尿素溶液总量不超过设计值，并保持各尿素喷枪出力平衡，增加尿素溶液耗量时要缓慢进行，避免出现突然大幅增加流量的情况而造成热解炉内部温度突降。

（5）在满足脱硝系统排放指标的情况下，可适当降低尿素溶液质量浓度，建议控制在1120～1130 kg／m3。

（6）避免在热解炉内部温度不满足要求的情况下喷入尿素溶液，投运尿素喷枪时热解炉尾部温度必须在350℃以上，正常运行中在电加热器功率许可的情况下，控制热解炉尾部温度在360～380℃。

（7）定期对电加热器入口热一次风量、电动调门开度、热解炉前后差压及电加热出口温度等参数进行对比分析，发现参数异常应及时进行分析处理。

5 结束语

此次热解炉结晶的分析、判断及处理，为脱硝系统的运行维护积累了宝贵的经验，并以此制订了可行的预防措施，有效避免了此类事件的再次发生。

［1］Q／HNTD-102.03—2012华能铜川照金电厂集控运行规程第2卷：辅机规程［S］.

［2］裴庆春，章新伟SCR尿素热解系统尿素结晶的预防与对策［J］.中国环保产业，2012（4）：49-52.

［3］张涛.华能秦岭电厂烟气脱硝系统热解炉结晶堵塞原因分析［J］.科技与企业，2015（4）：209.

［4］岳春妹，陆骏超，陈睿.SCR脱硝热解炉结垢原因分析及解决方法［J］.能源研究与信息，2014，30（3）：134-137.

［5］李建超.带热解炉的燃煤机组脱硝系统工程实践研究［R］.保定：华北电力大学，2014.

［6］杨武，汪印，宋扬，等.沉降炉中生物质热解产物的脱硝特性［J］.过程工程学报，2013，13（2）：191-196.

（本文责编：刘芳）

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：1674-1951（2015）06-0007-02

李海浩（1983—），男，山西平遥人，工程师，从事电厂生产技术管理方面的工作（E-mail：lihaihao123＠126.com）。

2015-01-19；

2015-05-26