SCR脫硝系統(tǒng)熱解爐內(nèi)結(jié)晶脫落堵塞處理措施

王登香

（大唐淮南洛河發(fā)電廠，安徽 淮南 232008）

SCR脫硝系統(tǒng)熱解爐內(nèi)結(jié)晶脫落堵塞處理措施

王登香

（大唐淮南洛河發(fā)電廠，安徽 淮南 232008）

介紹了某發(fā)電廠5號鍋爐脫硝系統(tǒng)在正常運(yùn)行時，出現(xiàn)脫硝熱解爐出口溫度突降，熱解一次風(fēng)量、SCR出口NOX濃度下降，氨逃逸增大等異?，F(xiàn)象，經(jīng)分析為熱解爐內(nèi)結(jié)晶脫落堵塞，對此提出了處理措施，以確保脫硝系統(tǒng)正常運(yùn)行。

SCR脫硝系統(tǒng)；熱解爐；結(jié)晶脫落

0　概述

某發(fā)電廠5號爐采用上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的600 MW超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，采用單爐膛四角切圓燃燒方式、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、露天布置、Π型、全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)。鍋爐燃用淮南當(dāng)?shù)孛?，設(shè)計煤種為淮南潘一礦煤，校核煤種為淮南新集礦煤，少部分燃用外來煤。

1　脫硝改造情況

2012年6月，為降低電廠煙氣污染物的排放，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展、保護(hù)環(huán)境和進(jìn)一步改善電廠及周邊地區(qū)的空氣環(huán)境質(zhì)量，該電廠對3期工程5號爐實(shí)施煙氣脫硝改造。脫硝裝置的煙氣處理能力為相應(yīng)鍋爐BMCR工況時的100 %煙氣量，脫硝效率大于等于80 %；NOX排放濃度不超過100 mg/Nm3，氨的逃逸率不大于3 μL/L。脫硝系統(tǒng)采用選擇性催化還原（SCR）法，以尿素作為還原劑，使用以TiO2為基材的催化劑，以V2O5為主要活性成份，以WO3，MoO3為抗氧化、抗毒化輔助成分。尿素經(jīng)稀釋、熱解、升溫和霧化后噴入煙氣中，和煙氣中的NOX在催化劑的作用下，生成無污染的N2和H2O。

SCR煙氣脫硝裝置布置在鍋爐省煤器與空預(yù)器之間，脫硝反應(yīng)器位于送風(fēng)機(jī)與一次風(fēng)機(jī)的上方。SCR煙氣脫硝裝置采用蜂窩式催化劑，按照“2+1”模式布置，反應(yīng)器安裝吹掃裝置，采用聲波吹灰器。

SCR煙氣脫硝裝置主要由尿素供應(yīng)系統(tǒng)、尿素溶解系統(tǒng)、熱解爐、催化劑、反應(yīng)器等組成。尿素顆粒經(jīng)斗式提升機(jī)輸送到尿素顆粒倉，再經(jīng)過中間儲倉送到溶解罐里。除鹽水將干尿素溶解成55 %質(zhì)量濃度的尿素溶液，再通過尿素溶液混合泵送到尿素溶液罐里。尿素溶液通過循環(huán)泵在計量分配模塊和尿素罐之間不斷循環(huán)。

尿素溶液在熱解爐內(nèi)蒸發(fā)為NH4，熱解爐出口的空氣/NH4混合物經(jīng)母管送入各分支管，分支管內(nèi)的混合氣體經(jīng)氨注射柵格噴入煙道內(nèi)與煙氣充分混合，流入催化反應(yīng)器。當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到一定后，與NH4充分混合的煙氣氣流流經(jīng)SCR反應(yīng)器的催化層，NH4與NOX發(fā)生催化還原反應(yīng)，將NOX還原為無毒無害的N2和H2O。

2　熱解爐結(jié)晶脫落堵塞及原因分析

2015-02-18，5號爐脫硝系統(tǒng)正常運(yùn)行時出現(xiàn)熱解爐內(nèi)部壓力突升，出口溫度突降，熱解一次風(fēng)量下降，熱解爐出口的空氣/NH4混合氣壓力降低，SCR出口NOX濃度明顯降低，氨逃逸急劇增大，噴氨自動減少的現(xiàn)象。30 m in后，所有參數(shù)恢復(fù)正常。根據(jù)上述現(xiàn)象進(jìn)行分析，判斷為5號爐脫硝系統(tǒng)熱解爐內(nèi)部發(fā)生不均勻性結(jié)晶、脫落，堵塞熱解爐出口部分。由于環(huán)保要求，嚴(yán)禁機(jī)組正常運(yùn)行時人為退出脫硝系統(tǒng)運(yùn)行，所以未及時打開爐門進(jìn)行檢查處理。此后，每隔一段時間，上述現(xiàn)象發(fā)生一次，且發(fā)生頻率也越來越高。2015-03-29夜間，由于網(wǎng)上負(fù)荷較輕，機(jī)組負(fù)荷降至300 MW，煙溫低導(dǎo)致脫硝系統(tǒng)自動解列。檢修人員利用此契機(jī)，打開熱解爐檢查門，發(fā)現(xiàn)熱解爐內(nèi)部結(jié)晶嚴(yán)重。但由于時間緊的關(guān)系，未能對熱解爐內(nèi)部結(jié)晶進(jìn)行徹底處理。

5號爐脫硝系統(tǒng)自2012年6月改造完成后投入運(yùn)行，2年多時間未發(fā)生上述現(xiàn)象，分析原因?yàn)椋褐皫啄暧捎诰W(wǎng)上夜間負(fù)荷偏低，煙溫達(dá)不到脫硝系統(tǒng)投入條件，而在夜里脫硝系統(tǒng)經(jīng)常自動退出運(yùn)行。在脫硝系統(tǒng)退出運(yùn)行停止噴氨時，熱解風(fēng)始終在通入狀態(tài)，所以熱解爐內(nèi)部發(fā)生結(jié)晶時，也會被慢慢全部熱解，不會造成熱解爐內(nèi)部越積越多，發(fā)生脫落現(xiàn)象。此次5號爐在2014年11月大修結(jié)束后，鑒于國家嚴(yán)格控制脫硝系統(tǒng)解列運(yùn)行時間，脫硝系統(tǒng)一直未再發(fā)生自動解列現(xiàn)象。這樣脫硝系統(tǒng)長時間運(yùn)行，導(dǎo)致熱解爐內(nèi)部結(jié)晶越來越多，最終發(fā)生脫落現(xiàn)象。

熱解爐內(nèi)部結(jié)晶原因分析：

（1） 燃煤性能偏離設(shè)計值。鍋爐設(shè)計燃用5 000大卡（1大卡=4.186 8 k J）煤質(zhì)，但實(shí)際長時間燃用4 200-4 500大卡的煤種，導(dǎo)致脫硝實(shí)際噴氨量偏大。由于熱解一次風(fēng)含灰量也大于正常值，于是在熱解爐內(nèi)形成結(jié)晶體附著在熱解爐內(nèi)壁上。

（2） 熱解爐保溫不良。在熱解爐下部有一焊縫泄漏，經(jīng)檢修進(jìn)行處理后，保溫恢復(fù)不完全，導(dǎo)致熱解爐散熱增加，使熱解爐內(nèi)溫度下降，導(dǎo)致內(nèi)部NH4在泄漏處結(jié)晶，并導(dǎo)致越結(jié)越多。

（3） 熱解一次風(fēng)量偏小，熱解一次風(fēng)量測點(diǎn)易被堵塞。在噴氨量變化時，熱解風(fēng)量變化不大，運(yùn)行人員未能及時發(fā)現(xiàn)并聯(lián)系處理，也未能根據(jù)噴氨量的變化調(diào)節(jié)熱解一次風(fēng)量，導(dǎo)致尿素溶液熱解不完全，在熱解爐內(nèi)部結(jié)晶。

（4） 熱解爐入口旋流器磨損。熱解爐入口裝有旋流器，使進(jìn)入熱解爐的熱解風(fēng)在爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)，充分熱解尿素。由于旋流器磨損，使進(jìn)入熱解爐內(nèi)的熱解風(fēng)流動不均勻，導(dǎo)致尿素溶液熱解不完全，在熱解爐內(nèi)部結(jié)晶。

（5） 熱解爐出口溫度控制過低。在機(jī)組變負(fù)荷，噴氨量發(fā)生變化時，由于熱解一次風(fēng)電加熱器自動跟蹤緩慢，致使熱解爐內(nèi)部溫度下降較多，導(dǎo)致尿素?zé)峤獠煌耆?，在熱解爐內(nèi)形成結(jié)晶。

（6） 5號爐脫硝系統(tǒng)至2014年11月份大修結(jié)束以后，始終全負(fù)荷段投入運(yùn)行，致使上述原因?qū)е碌慕Y(jié)晶累計在熱解爐內(nèi)，最終導(dǎo)致結(jié)晶過多脫落和堵塞異常狀況的發(fā)生。

3　熱解爐結(jié)晶脫落堵塞時的運(yùn)行措施

在熱解爐內(nèi)部結(jié)晶未被徹底處理前，為使脫硝系統(tǒng)正常運(yùn)行，制定了以下運(yùn)行措施：

（1） 合理配煤摻燒。根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化趨勢，合理進(jìn)行配煤摻燒，避免實(shí)際燃用煤質(zhì)偏離設(shè)計值過大，導(dǎo)致噴氨量增加過多。

（2） 增加熱解一次風(fēng)量和提高熱解爐內(nèi)部溫度。全開熱解風(fēng)進(jìn)口調(diào)節(jié)閥，保持較大熱解一次風(fēng)量；同時將熱解爐出口溫度由350 ℃提至380 ℃，避免噴氨量變化時，熱解爐出口溫度下降過多，防止出現(xiàn)熱解不完全現(xiàn)象，以提高熱解能力。

（3） 降低熱解爐內(nèi)部壓力。將熱解爐出口的空氣/NH4混合氣調(diào)節(jié)閥全開，減小熱解爐內(nèi)部壓力，保證空氣/NH4混合氣通道暢通。

（4） 采用合理的燃燒調(diào)整手段，在保證機(jī)組安全運(yùn)行前提下，盡可能降低SCR進(jìn)口NOX濃度，以便減少噴氨量。

（5） 每班執(zhí)行1次降噴氨量措施。在脫硝系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，SCR出口NOX濃度不超標(biāo)前提下，人為解除尿素噴槍自動，手動降低噴氨量，觀察SCR出口NOX的變化，以便分析熱解爐內(nèi)部結(jié)晶狀況，同時也起到將少量結(jié)晶體熱解的作用。

（6） 采用變風(fēng)量方式進(jìn)行吹掃。對熱解爐出口空氣/NH4混合氣調(diào)節(jié)閥進(jìn)行頻繁的開關(guān)擾動，用大風(fēng)量變動方式將熱解爐內(nèi)部結(jié)晶體吹落，防止結(jié)成的大塊結(jié)晶體脫落堵塞熱解爐出口，造成脫硝系統(tǒng)被迫解列導(dǎo)致停機(jī)。

（7） 對熱解爐重新進(jìn)行外保溫。針對熱解爐下部的保溫不良問題，重新進(jìn)行整改，使保溫合格。

4　結(jié)束語

通過對5號爐脫硝熱解爐采取的一系列措施，從2015-03-29到2015-07-12近4個月，脫硝系統(tǒng)運(yùn)行正常，未再發(fā)生熱解爐內(nèi)部結(jié)晶脫落導(dǎo)致的異常。這說明，采取的措施有效緩解了熱解爐結(jié)晶的發(fā)展。今后將利用機(jī)組停備的時機(jī)，對脫硝熱解爐內(nèi)部的結(jié)晶狀況進(jìn)行全面檢查，并對存在的結(jié)晶體進(jìn)行徹底處理。

1 朱 琳.SCR脫硝系統(tǒng)對鍋爐設(shè)備的影響及對策［J］.電力安全技術(shù)，2012，14（9）：59-60.

2 王 磊，李海軍，李蘭鵬.1 000 MW機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)運(yùn)行中的問題分析［J］.電力安全技術(shù)，2015，17（1）：44-46.

2015-07-14；

2016-03-22。

王登香（1974-），男，工程師，主要從事火電廠運(yùn)行管理工作，email：w angdengx iang3685@163.com。