燃煤机组脱硝改造后预热器防堵研究

2016-10-29陶冶

山东工业技术 2016年19期

关键词：预热器吹灰民权

陶冶

（国电民权发电有限公司运行部，河南商丘 476821）

燃煤机组脱硝改造后预热器防堵研究

陶冶

（国电民权发电有限公司运行部，河南商丘 476821）

针对燃煤机组脱硝改造后易发生空气预热器堵塞这一问题，深入分析预热器堵塞原因，探索一系列预防手段，结合实际运行情况，总结了一套行之有效的运行维护管理办法，取得了良好效果，有效避免了空预器的堵塞。

脱硝改造；空气预热器；防堵

国电民权发电有限公司现役2×600MW机组三大主机均为东方电气有限公司制造。其中锅炉为DG1970/25.4-Ⅱ1型，单炉膛，一次中间再热，尾部双烟道结构。锅炉为固态排渣，全钢构架，全悬吊结构，露天布置。为保证锅炉排放烟气满足环保要求， 2014年5月进行了SCR脱硝改造。通过对脱硝改造机组发生堵塞的原因进行深入分析，结合实际探索了一些了防止预热器堵塞的手段。

1 SCR烟气脱硝装置原理

SCR烟气脱硝装置原理：氨气被喷入高温烟气脱硝装置中，在催化剂的作用下将烟气中NOx 分解成为N2和H2O。反应公式如下：4NO +4NH3+O2→4N2+6H2O或者NO +NO2+2NH3→2N2+3H2O通过使用适当的催化剂，上述反应可以在200 ℃～450 ℃的温度范围内有效进行，在NH3/NO= 1的情况下，可以达到80～90%的脱硝效率。

2 投入脱硝后预热器容易堵塞的原因

SCR烟气脱硝装置对空气预热器的运行主要有以下不利影响：

（1）烟气中由SO2向SO3的转化率增加，即烟气中的SO3量增加，烟气酸露点温度增加，由此加重空气预热器的酸腐蚀和堵灰。

（2）SCR烟气脱硝装置中的逸出氨与烟气中的SO3和水蒸汽生成硫酸氢铵（NH3+SO3+H2O →NH4H SO4）。NH4H SO4水溶液呈中度酸性且具有很大的粘性，易粘附在空气预热器的换热元件表面上，再次加剧气预热器的酸腐蚀和堵灰。硫酸氢铵在一定温度内会形成严重堵塞现象，温度段处于预热器的中低温度段。

不论是固态的还是液态的硫酸氢铵都极易溶于水且腐蚀性强，所以预热器防堵一般要从提高预热器冷端温度（提高预热器冷端露点）、提高吹灰温度（让预热器冷端的硫酸氢铵呈现液态以利于吹走）和减少氨逃逸三个方面下功夫。

3 影响脱硝效率的主要因素

（1）催化剂。不同的催化剂有不同的结构、表面积、活性和物理性能。催化剂表面积越大，活性越高，氨气与烟气中的NOx反应越剧烈。在一定结构反应器中采用的还原剂（氨）的剂量越少，即n（NH3）/n（NOx）比值就越小；同样，在相同的n（NH3）/n（NOx）比值下，采用活化性高的催化剂有利于小尺寸反应器的运行。总的来说，在n（NH3）/n（NOx）比值、反应器尺寸一定的条件下，催化剂活性越大，降低NOx生成量的可能性就越大。

（2）反应温度。反应温度在一定程度上决定着还原剂（氨）与烟气中NOx的反应速率，同时也影响催化剂的活性。一般来说，反应温度越高，越有利于SCR系统的运行，但是，考虑综合效率问题（主要是烟气加热），并不是采用设备的极限温度，而是在一定工况下采用最佳的反应温度，温度范围视SCR反应器在锅炉尾部的布置位置而定。

（3）烟气在催化剂容积内滞留时间。烟气在催化剂容积内滞留时间的尺度取决于催化剂的结构。

（4）烟气流型。烟气流型在一定程度上取决于催化剂的结构，合理的烟气流型有利于催化剂的充分利用，也有利于还原剂与烟气中NOx的反应，进而使得SCR系统有较高的脱硝效率。

（5）烟气温度。烟气中的NOx 浓度通常是低的，但是烟气的体积相对很大，因此用在SCR装置的催化剂一定是高性能。因此用在这种条件下的催化剂一定满足燃煤锅炉高可靠性运行的要求。

4 氨逃逸导致预热器堵塞的现状以及主要对策

（1）选择合适的催化剂。SO2向SO3的转化率一般应控制在1%以内。有些催化剂虽然还原效率很高，减少了催化剂用量，但SO2向SO3的转化率也高，选择合适的催化剂很关键。（2）控制氨逃逸，一般在3ppmv以下。（3）控制省煤器入口烟温。合适的省煤器烟温能促进氮氧化物与氨气的反应速度，一般在380℃左右比较合适。（4）加强预热器吹灰。（5）进行低氮燃烧器改造，减少喷氨量。（6）安装暖风器，提高锅炉排烟温度。（7）降低锅炉燃煤含硫量。（8）利用停机机会进行清洗。

5 国电民权公司预防预热器堵塞的主要对策

（1）合理控制反应温度。在一定温度范围内，随反应温度提高，NOx 脱除率急剧增加，脱硝率达到最大值时，温度继续升高会使NH3氧化而使脱硝率下降；反应温度过低，烟气脱硝反应不充分，易产生NH3的逃逸。我公司由于设置了用于调节再热气温的分隔挡板，关键时可用来调整脱硝系统入口温度减少氨逃逸。（2）加强集控人员培训，提高意识，特别是利用大修期间加大培训，在保证NOx不超标的情况下，降低NH3的逃逸。（3）对预热器吹灰蒸汽管路进行改造，吹灰蒸汽管路加粗。根据其它电厂经验，引入预热器主蒸汽吹灰，将预热器吹灰压力提高到1.5—1.8MPa之间。保证吹灰温度在280℃以上。（4）预热器吹灰设置底上两层吹灰器，减少积灰。（5）防止喷氨量过多。目前喷氨系统单侧设计100%流量调节阀，建议将其改为70%流量主调阀和30%流量副调阀，提高喷氨的准确性。（6）选择流量调节特性较好的氨流量调节阀。（7）热工控制环节中，引入负荷、烟气流量等前馈信号，将开环控制改为闭环控制，减少氨流量调节的迟缓率。（8）加装送风机暖风器以提高冬季时的排烟温度。（9）采用双层预热器，预热器改为搪瓷材料，且采用封闭式板型。回转式预热器冷端采用封闭直信道大波纹组件，能保持吹灰气流能量集中、耗散慢，吹灰气流能清理传热组件的深度大大提高。（10）受热面间隙适当加大。对容易出现预热器热端堵灰的回转式预热器，热端和中温段换热组件片可以采用松排列方式，换热组件片之间在设计时留有0.2-0.6mm的间隙，一方面加大了通流通道宽度，另一方面在运行时，气流冲击使得传热组件片可以处在抖动状态，便于将灰粒排出预热器。此外，尽量减少阻挡吹灰气流进入传热组件的构件，能有效减少吹灰死角。