脫硝系統(tǒng)熱解爐結(jié)晶原因分析與預(yù)防措施

李海浩

（華能銅川照金電廠，陜西銅川 727100）

脫硝系統(tǒng)熱解爐結(jié)晶原因分析與預(yù)防措施

李海浩

（華能銅川照金電廠，陜西銅川 727100）

華能銅川照金電廠＃1機(jī)組脫硝系統(tǒng)改造投運(yùn)后，出現(xiàn)了熱解爐結(jié)晶堵塞情況，對(duì)熱解爐結(jié)晶的原因進(jìn)行了分析，提出了檢修維護(hù)和運(yùn)行監(jiān)視兩方面的預(yù)防措施，保證了脫硝系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

脫硝系統(tǒng)；尿素；熱解爐；結(jié)晶；預(yù)防措施

1 機(jī)組概況

華能銅川照金電廠＃1，＃2機(jī)組脫硝系統(tǒng)采用選擇性催化還原法（SCR）脫硝工藝，采用尿素?zé)峤庵苽涿撓踹€原劑，SCR系統(tǒng)的布置方式為高飛灰區(qū)布置方式，即將SCR布置在省煤器與空氣預(yù)熱器之間，每臺(tái)鍋爐布置2個(gè)SCR反應(yīng)器，不設(shè)置反應(yīng)器旁路。在燃用設(shè)計(jì)煤種及校核煤種、鍋爐負(fù)荷為40%～100%額定負(fù)荷、處理100%煙氣量的條件下，保證脫硝效率不小于67%，出口NOx質(zhì)量濃度穩(wěn)定控制在100mg／m3以下。催化劑采用蜂窩式催化劑，按“2+1”設(shè)置。

尿素由人工經(jīng)卸料口倒入設(shè)置在地面下的溶解罐內(nèi)，在攪拌器的攪動(dòng)下，用已經(jīng)預(yù)熱的除鹽水將干尿素溶解成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%～50%的尿素溶液，通過(guò)輸送泵輸送到尿素溶液儲(chǔ)罐。尿素溶液經(jīng)由循環(huán)泵、計(jì)量與分配裝置、霧化噴嘴后噴入熱解爐內(nèi)，在350～600℃的高溫?zé)犸L(fēng)條件下熱解生成NH3，H2O和CO2，分解產(chǎn)物與熱風(fēng)在熱解爐內(nèi)混合均勻后噴入脫硝系統(tǒng)。脫硝流程如圖1所示。脫硝系統(tǒng)熱解爐材質(zhì)為304不銹鋼，熱解爐內(nèi)徑約1575mm，高度約12m，每臺(tái)熱解爐配置4支尿素噴槍。

2 熱解爐內(nèi)部結(jié)晶事件經(jīng)過(guò)

2012-12-08 T 14：40，＃1鍋爐脫硝系統(tǒng)改造168 h試運(yùn)行結(jié)束后，運(yùn)行人員監(jiān)盤(pán)發(fā)現(xiàn)熱解爐入口壓力從1.94 kPa瞬間上升至3.26 kPa，電加熱器入口風(fēng)量由42714m3／h降至36464m3／h，渦流混合器入口壓力A側(cè)由0.22 kPa降至0.14 kPa，B側(cè)由0.10 kPa降至0 kPa，熱解爐出口溫度逐漸從356℃降至348℃，尿素總流量維持在0.4m3／h未變化；14：40，電加熱器入口風(fēng)量電動(dòng)調(diào)門(mén)由32.7%開(kāi)至36.4%，初步分析可能為熱解爐內(nèi)部結(jié)晶塊掉落導(dǎo)致系統(tǒng)風(fēng)壓及風(fēng)量波動(dòng)；20：39，運(yùn)行人員監(jiān)盤(pán)再次發(fā)現(xiàn)熱解爐熱一次風(fēng)電動(dòng)總門(mén)由33%逐漸開(kāi)大，總風(fēng)量逐漸下降，熱解爐入口壓力由2.9 kPa逐漸上升，A／B側(cè)SCR渦流混合器壓力由0.22／0.08 kPa逐漸下降；21：45，熱解爐一次風(fēng)電動(dòng)總門(mén)開(kāi)至63%，熱解爐入口壓力上升至5.90 kPa，A／B側(cè)SCR渦流混合器壓力下降至0.06／0 kPa。

圖1 脫硝流程

分析以上情況，判斷熱解爐內(nèi)部局部結(jié)晶堵塞，隨后停運(yùn)＃1鍋爐脫硝系統(tǒng)。2012年12月9日，將熱解爐打開(kāi)檢查，發(fā)現(xiàn)熱解爐人孔門(mén)部位已被結(jié)晶體堵死，熱解爐內(nèi)部積存約7m3的白色膏狀結(jié)晶體（如圖2所示）。白色膏狀結(jié)晶為尿素溶液未分解直接遇冷點(diǎn)凝結(jié)形成的，具體位置為熱解爐＃1，＃4尿素噴槍下方1.5m左右及熱解爐出口?426mm管道水平段約1.0m部分（如圖3所示）。

圖2 白色膏狀結(jié)晶體

圖3 熱解爐結(jié)晶部位示意

3 結(jié)晶原因分析

（1）熱解爐布置在爐后右側(cè)L3-L5，N3-N5鋼架之間，標(biāo)高18.1～38.4m。熱解爐進(jìn)行局部封閉，人孔門(mén)位置以下未進(jìn)行井身封閉，左側(cè)背風(fēng)面與右側(cè)迎風(fēng)面存在15℃左右的溫差。初步判斷結(jié)晶原因?yàn)槎臼彝鉁囟容^低，迎風(fēng)面散熱損失大于背風(fēng)面，熱解爐內(nèi)部絕熱環(huán)境被破壞，存在冷點(diǎn)，最終導(dǎo)致結(jié)晶。

（2）尿素噴槍霧化空氣流量設(shè)計(jì)值為24m3／h，而實(shí)際運(yùn)行中為16m3／h，霧化空氣流量偏低，霧化效果減弱，當(dāng)尿素噴槍流量偏大時(shí)，霧化空氣流量與之不匹配，尿素形成液滴掉落在熱解爐內(nèi)壁上結(jié)晶。

（3）單支尿素噴槍設(shè)計(jì)最大流量為0.12m3／h，而實(shí)際運(yùn)行中達(dá)到0.17m3／h，超出設(shè)計(jì)允許最大值，尿素霧化效果不良，尿素液滴掉落在熱解爐內(nèi)壁上形成結(jié)晶。

（4）尿素溶液噴量超過(guò)設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致熱解爐內(nèi)部溫度降至尿素分解溫度以下，尿素溶液熱解后再次結(jié)晶。

4 預(yù)防措施

4.1 檢修維護(hù)方面

（1）在環(huán)境溫度較低的地區(qū)，將熱解爐本體四周用保溫板進(jìn)行封閉，防止熱解爐外壁形成局部低溫區(qū)而引起內(nèi)部結(jié)晶。

（2）尿素噴槍的霧化空氣流量必須滿足霧化要求，建議檢修維護(hù)人員每2周對(duì)尿素噴槍霧化情況進(jìn)行一次全面檢查，防止霧化不好。

（3）建議利用機(jī)組調(diào)停備用或檢修機(jī)會(huì)，檢查熱解爐內(nèi)部結(jié)晶情況，以便及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)進(jìn)行處理。

（4）重點(diǎn)加強(qiáng)熱解爐、尿素噴槍、噴氨管道等區(qū)域保溫的檢修及維護(hù)，確保保溫良好。

（5）脫硝系統(tǒng)的尿素溶液管道、尿素噴槍沖洗水管道必須使用不銹鋼，不能采用碳鋼，防止生成鐵銹進(jìn)入尿素噴槍引起堵塞或出現(xiàn)霧化效果不良的情況。

4.2 運(yùn)行監(jiān)視方面

（1）運(yùn)行巡檢人員必須對(duì)各尿素噴槍霧化空氣壓力、流量以及各尿素噴槍母管壓力進(jìn)行檢查對(duì)比（正常運(yùn)行參數(shù)：霧化空氣流量為18～24m3／h，霧化空氣壓力為0.55MPa左右，尿素噴槍壓力為0.25 MPa左右），發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常，應(yīng)及時(shí)查找原因并進(jìn)行處理。

（2）運(yùn)行人員應(yīng)根據(jù)尿素溶液調(diào)節(jié)閥門(mén)同一開(kāi)度情況下對(duì)應(yīng)的尿素溶液流量來(lái)判斷尿素溶液噴槍是否堵塞或脫落，對(duì)堵塞的尿素溶液噴槍必須及時(shí)停運(yùn)并清理或更換噴頭。

（3）鍋爐正常運(yùn)行中，通過(guò)燃燒調(diào)整，盡量降低爐膛出口NOx排放質(zhì)量濃度，以減少尿素溶液的消耗量，防止尿素耗量過(guò)大而引起熱解爐內(nèi)部結(jié)晶。

（4）正常運(yùn)行時(shí)控制脫硝系統(tǒng)所耗尿素溶液總量不超過(guò)設(shè)計(jì)值，并保持各尿素噴槍出力平衡，增加尿素溶液耗量時(shí)要緩慢進(jìn)行，避免出現(xiàn)突然大幅增加流量的情況而造成熱解爐內(nèi)部溫度突降。

（5）在滿足脫硝系統(tǒng)排放指標(biāo)的情況下，可適當(dāng)降低尿素溶液質(zhì)量濃度，建議控制在1120～1130 kg／m3。

（6）避免在熱解爐內(nèi)部溫度不滿足要求的情況下噴入尿素溶液，投運(yùn)尿素噴槍時(shí)熱解爐尾部溫度必須在350℃以上，正常運(yùn)行中在電加熱器功率許可的情況下，控制熱解爐尾部溫度在360～380℃。

（7）定期對(duì)電加熱器入口熱一次風(fēng)量、電動(dòng)調(diào)門(mén)開(kāi)度、熱解爐前后差壓及電加熱出口溫度等參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常應(yīng)及時(shí)進(jìn)行分析處理。

5 結(jié)束語(yǔ)

此次熱解爐結(jié)晶的分析、判斷及處理，為脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，并以此制訂了可行的預(yù)防措施，有效避免了此類(lèi)事件的再次發(fā)生。

［1］Q／HNTD-102.03—2012華能銅川照金電廠集控運(yùn)行規(guī)程第2卷：輔機(jī)規(guī)程［S］.

［2］裴慶春，章新偉SCR尿素?zé)峤庀到y(tǒng)尿素結(jié)晶的預(yù)防與對(duì)策［J］.中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2012（4）：49-52.

［3］張濤.華能秦嶺電廠煙氣脫硝系統(tǒng)熱解爐結(jié)晶堵塞原因分析［J］.科技與企業(yè)，2015（4）：209.

［4］岳春妹，陸駿超，陳睿.SCR脫硝熱解爐結(jié)垢原因分析及解決方法［J］.能源研究與信息，2014，30（3）：134-137.

［5］李建超.帶熱解爐的燃煤機(jī)組脫硝系統(tǒng)工程實(shí)踐研究［R］.保定：華北電力大學(xué)，2014.

［6］楊武，汪印，宋揚(yáng)，等.沉降爐中生物質(zhì)熱解產(chǎn)物的脫硝特性［J］.過(guò)程工程學(xué)報(bào)，2013，13（2）：191-196.

（本文責(zé)編：劉芳）

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：B

：1674-1951（2015）06-0007-02

李海浩（1983—），男，山西平遙人，工程師，從事電廠生產(chǎn)技術(shù)管理方面的工作（E-mail：lihaihao123＠126.com）。

2015-01-19；

2015-05-26