600MW機(jī)組脫硝改造后空預(yù)器堵塞原因及解決措施

陳博

摘 要：近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)保問題越來越受到社會各界的關(guān)注。作為用煤大戶——火電廠，更是承受著越來越大的環(huán)保壓力。隨著火電廠超凈排放概念的提出，各個電廠紛紛開展了環(huán)保改造。但是在環(huán)保改造之后，隨之帶來了一系列意想不到的問題，例如許多電廠進(jìn)行了脫硝改造之后空預(yù)器出現(xiàn)了堵塞現(xiàn)象，不但影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，機(jī)組負(fù)荷帶不到額定出力，同時還會造成吸風(fēng)機(jī)運行工況差，甚至嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全運行，因此如何盡量減少脫硝改造后給機(jī)組造成的影響值得探討。

關(guān)鍵詞：600MW機(jī)組；脫硝改造；SCR；空預(yù)器堵塞

中圖分類號：X511 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0.前言

我公司600MW機(jī)組鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的HG-1900/25.4-YM4型一次中間再熱、超臨界壓力變壓運行帶內(nèi)置式再循環(huán)泵啟動系統(tǒng)的本生（Benson）直流鍋爐。空氣預(yù)熱器為三分倉回轉(zhuǎn)再生式空預(yù)器。煙氣脫硝采用選擇性催化還原法（SCR）脫硝工藝，煙氣從鍋爐省煤器后煙道引出，通過SCR反應(yīng)器進(jìn)行脫硝反應(yīng)后，再送回空氣預(yù)熱器前煙道。脫硝還原劑采用液氨。該機(jī)組脫硝自從2014年5月份投產(chǎn)以來，為了控制氮氧化物排放合格，日常運行中控制噴氨量較大，氨逃逸率較高，導(dǎo)致生成副產(chǎn)物NH4HSO4，引起空預(yù)器局部堵塞現(xiàn)象。空預(yù)器堵塞后引起了煙氣系統(tǒng)阻力增大，爐膛負(fù)壓隨阻力變化大幅波動，廠用電率上升；堵塞嚴(yán)重時，空預(yù)器漏風(fēng)量明顯增大，兩側(cè)排煙溫度偏差明顯增大，鍋爐排煙損失增加，同時送引風(fēng)機(jī)電流大幅波動，甚至出現(xiàn)過風(fēng)機(jī)失速等問題，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全運行。

1.空預(yù)器堵塞原因分析

該機(jī)組現(xiàn)在采用的是選擇性催化還原法（SCR）脫硝工藝，具體反應(yīng)原理如下：

NO+ NO2+2NH3→2N2+3H2O

4NO2+4NH3+O2→4N2+6H2O

2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

具體流程如圖1所示。

在日常運行過程中為了降低NOx排放，往往采取加大噴氨量的方法，造成氨逃逸率較高。煤中一般都含有一定含量的硫份，會與鍋爐中的氧氣反應(yīng)生成SO3，在一定條件下SO3會與逃逸的氨反應(yīng)生成NH4HSO4，具體反應(yīng)原理如下：

NH3 +SO3 +H2O→NH4HSO4

而NH4HSO4是一種類似于“鼻涕”的物質(zhì)，它會吸附灰塵粘接到空預(yù)器上，久而久之會造成空預(yù)器堵塞?？疹A(yù)器堵塞后引起了爐膛負(fù)壓大幅波動，煙氣系統(tǒng)阻力增大，廠用電率上升，后期堵塞嚴(yán)重時，空預(yù)器漏風(fēng)量明顯增大，兩側(cè)排煙溫度偏差明顯增大，鍋爐排煙損失增加，同時送引風(fēng)機(jī)電流大幅波動，甚至出現(xiàn)過風(fēng)機(jī)失速等問題，嚴(yán)重威脅了機(jī)組的安全運行。

2.應(yīng)對措施

由以上可以看出造成空預(yù)器堵塞的主要原因是由于NH4HSO4的黏性造成的，因此如果能盡量減少NH4HSO4的生成，空預(yù)器的堵塞現(xiàn)象將大幅改善，個人認(rèn)為應(yīng)從以下幾個方面采取措施：

2.1 提高脫硝效率

由于NH4HSO4的生成大部分是由逃逸的NH3引起的，如果能提高脫硝效率，降低氨逃逸率，就能有效減少NH4HSO4生成，因此可采用以下措施：

2.1.1進(jìn)行低氮燃燒器改造

如果能在煙氣進(jìn)入SCR反應(yīng)區(qū)之前就降低煙氣中的NOX，這樣既能減少脫硝的噴氨量，具有可觀的經(jīng)濟(jì)性，又能有效的降低氨逃逸率，減少NH4HSO4的生成。該機(jī)組在2013年就進(jìn)行了低氮燃燒器的改造，成功的將SCR反應(yīng)區(qū)前煙氣中NOX的含量由將近600mg/m3 降到300mg/m3以下，大大降低了噴氨量，有效降低了噴氨量及氨逃逸率。

2.1.2根據(jù)煤種選擇合適的催化劑提高脫硝效率

脫硝效率的高低與催化劑的選擇有著直接關(guān)系，而各地區(qū)煤質(zhì)差距較大，因此根據(jù)煤質(zhì)選擇合適的催化劑對提高脫硝效率有著至關(guān)重要的作用。該機(jī)組所在地區(qū)的煤質(zhì)見表1。

按結(jié)構(gòu)催化劑分為板式、波紋式和蜂窩式，我廠兩臺600MW機(jī)組脫硝改造較早，因此在選型時在兩臺鍋爐上分別選擇了蜂窩式和板式催化劑兩種進(jìn)行對比觀察，后經(jīng)半年運行時間觀察，發(fā)現(xiàn)相對于我廠煤種蜂窩式效率明顯比板式的要的多，且系統(tǒng)阻力增大程度完全在可接受范圍內(nèi)。

2.1.3 提高催化劑的活性

一般脫硝催化劑主要以TiO2為載體，以V2O5作為主要的活性成分，催化劑一般在煙溫309℃～420℃運行效率最高，低于低限溫度或高于高限溫度運行，催化劑就都會失活。一般機(jī)組負(fù)荷低于60%額定負(fù)荷后煙溫普遍低于309℃，因此在機(jī)組負(fù)荷低于60%額定負(fù)荷催化劑活性降低后為了控制出口 NOx合格往往通過增加噴氨量來實現(xiàn)，這樣一來大大的增加了氨逃逸率，加劇了空預(yù)器堵塞情況。該鍋爐從高溫再熱器后引入一路高溫?zé)煔馀月返矫撓跞肟?，保持入口煙溫?09℃～420℃，催化劑高效率運行，達(dá)到減少氨逃逸率的目的。

2.2 控制入爐硫份

從上述反應(yīng)機(jī)理上來看，煤中硫份的存在也是NH4HSO4生成的主要原因，盡量使用低硫煤，根據(jù)負(fù)荷不同，科學(xué)調(diào)配入爐煤種，這樣既能減少NH4HSO4的生成，避免空預(yù)器堵塞，又能有效的減輕脫硫環(huán)保排放的壓力。

2.3 提高空預(yù)器冷段溫度對NH4HSO4熱熔

另外根據(jù)NH4HSO4的物化特性，當(dāng)溫度超過150℃后會進(jìn)行分解。日常運行中可采取分階段調(diào)整單側(cè)風(fēng)機(jī)出力提高空預(yù)器排煙溫度對NH4HSO4進(jìn)行熱熔，經(jīng)過現(xiàn)場實踐該方法對于解決空預(yù)器堵塞效果還是比較明顯的，但是提高排煙溫度的同時要考慮到對空預(yù)器、除塵器以及脫硫設(shè)備等影響，另外大幅度提高單側(cè)風(fēng)機(jī)出力還應(yīng)防止另一側(cè)風(fēng)機(jī)進(jìn)入失速區(qū)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)失速或喘振引起不安全事件發(fā)生，應(yīng)在早期進(jìn)行。

2.4 對空預(yù)器蓄熱元件進(jìn)行改造

空預(yù)器冷端蓄熱元件涂搪瓷及波紋板波形改造，有效降低空預(yù)器運行中粘接程度和降低煙氣差壓。

結(jié)論

我公司兩臺600MW機(jī)組在進(jìn)行脫硝改造后不同程度地出現(xiàn)了空預(yù)器堵塞的現(xiàn)象，最嚴(yán)重時因空預(yù)器堵塞引風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓高導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷最高僅能維持70%額定負(fù)荷，后經(jīng)采取燃燒器改造、煙氣旁路改造、空預(yù)器冷端材質(zhì)更換等手段使得空預(yù)器堵塞情況明顯好轉(zhuǎn)，當(dāng)然本文討論的只是在空預(yù)器出現(xiàn)堵塞的緩解手段，距離根本解決因脫硝改造后造成的空預(yù)器阻力大還需以后進(jìn)一步研究探索。

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