660MW鍋爐脫硝系統(tǒng)異常原因分析及防范措施

劉擁軍++鄭利

摘 要：電廠脫硝系統(tǒng)熱解爐尿素結(jié)晶會導(dǎo)致整個(gè)脫硝系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，存在環(huán)保指標(biāo)超標(biāo)排放的風(fēng)險(xiǎn)。本文根據(jù)鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)運(yùn)行過程中遇到的實(shí)際問題，從運(yùn)行角度分析了脫銷系統(tǒng)異常原因，提出防范措施，以期對以后再出現(xiàn)類似情況作出正確的處理，確保環(huán)保指標(biāo)達(dá)標(biāo)排放。

關(guān)鍵詞：脫硝系統(tǒng)；熱解爐；尿素結(jié)晶；原因分析與防范措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.183

1 #8機(jī)脫銷系統(tǒng)簡介

華電國際十里泉發(fā)電廠#8機(jī)組為東方電氣集團(tuán)公司最新生產(chǎn)的28MPa/600℃/620℃高效型超超臨界燃煤抽凝供熱發(fā)電機(jī)組，鍋爐型號為DG2002/29.3-Ⅱ13 型，為東方鍋爐廠的高效超超臨界變壓運(yùn)行直流爐，一次再熱、單爐膛、前后墻對沖燃燒方式，尾部雙煙道結(jié)構(gòu)，平衡通風(fēng)、半露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。采用三分倉容克式空氣預(yù)熱器， 制粉系統(tǒng)采用ZGM95G-Ⅱ型中速輥式磨煤機(jī)正壓直吹冷一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。

2 尿素?zé)峤饧夹g(shù)簡介

尿素制取氨通常有兩種方法：熱解和水解。水解法是將尿素以水溶液的方式進(jìn)行分解。熱解法是指通過快速加熱使霧化后的尿素溶液分解而獲得NH3的技術(shù)。熱解法在合適的條件內(nèi)，反應(yīng)完全，不易產(chǎn)生中間聚合物堵塞管道，噴入煙道的氨氣混合物溫度約為300度，對SCR入口煙氣溫度的影響很小。相比水解法，熱解法更具有在工程應(yīng)用中的優(yōu)勢，比如抗腐蝕性更好、不易發(fā)生堵塞等。

3 事件經(jīng)過

2017年5月6日15：50，#8機(jī)組運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)脫硝出口NOx含量由40mg/Nm?開始升高，熱解爐出口溫度降至350℃以下，輔助加熱器間斷性跳閘，脫硝稀釋風(fēng)量由7400Nm?/h逐漸下降，風(fēng)壓由8.9kPa逐步升高。為防止脫硝NOx排放不超標(biāo)，繼續(xù)增加尿素溶液投入量，脫硝NOx出口含量仍繼續(xù)升高，熱解爐出口溫度繼續(xù)下降。立即通知檢修檢查。同時(shí)降低負(fù)荷運(yùn)行，停止D磨煤機(jī)，增大上部燃盡風(fēng)擋板開度，脫硝入口NOx含量由400mg/Nm?下降至243mg/Nm?，脫硝出口NOx含量由173mg/Nm?逐步下降至46mg/Nm?。

為了盡快恢復(fù)脫硝正常運(yùn)行，嘗試采取減小尿素溶液噴入量，用熱風(fēng)慢慢熱解掉爐出口管道尿素結(jié)晶的方法，進(jìn)行處理。18：30脫硝熱解爐出口溫度由251℃開始明顯上升，18：46稀釋風(fēng)量由2600Nm?/h逐步升高，風(fēng)壓逐步減小，20：15分恢復(fù)正常，20：30機(jī)組恢復(fù)正常運(yùn)行方式。

4 原因分析

#8機(jī)組脫硝熱解系統(tǒng)為東方鍋爐廠配套，共設(shè)置A-G共7只噴槍，在上面一層中心設(shè)置A噴槍，簡稱為大噴槍。下面一層沿圓周方向均勻設(shè)置B-G 6只噴槍，簡稱為小噴槍。自#8機(jī)組投運(yùn)以來，脫硝大小噴槍系統(tǒng)均頻繁發(fā)生堵塞或流量低缺陷引起熱解系統(tǒng)異常。

經(jīng)查詢尿素?zé)峤庵瓢毕嚓P(guān)資料得知，當(dāng)溫度低于 360℃時(shí)，尿素分解不完全就會產(chǎn)生中間聚合物并逐步堵塞熱解室下部出口管。因熱解爐內(nèi)溫度降低，使被霧化的、液態(tài)的尿素體得不到良好汽化、熱解，使部分尿素液滴被熱解爐內(nèi)流動的氣體帶到溫度更低的熱解爐內(nèi)壁上，從而產(chǎn)生結(jié)晶、結(jié)晶體被附著在了熱解爐的內(nèi)壁上。

（1）尿素結(jié)晶體形成原因。11：46 A大噴槍投用，B、C、D、G 4只小噴槍尚未退出，造成脫硝熱解爐出口溫度突降至350℃以下，對脫硝熱解爐內(nèi)溫度場形成擾動，并造成了部分尿素溶液不完全分解形成結(jié)晶體，瞬間使稀釋風(fēng)量突降。之后的“繼續(xù)增加尿素溶液投入量”和“手動解除輔助電加熱器自動”兩個(gè)操作，惡化了熱解爐內(nèi)的環(huán)境，特別是13：20和13：39兩次因脫硝出口NOx增大發(fā)生的A大噴槍流量突增（13：20 A大噴槍流量突增至1.04m?/h），再次生成了尿素結(jié)晶體（稀釋風(fēng)量和風(fēng)壓突變）。熱解爐內(nèi)環(huán)境的惡化，尿素結(jié)晶體不斷生成，在稀釋風(fēng)的攜帶下，逐漸堵塞在熱解爐出口管道或者噴氨手動門處，通流面積逐漸減小，從而造成了脫硝熱解系統(tǒng)異常，主要表現(xiàn)在稀釋風(fēng)量低且熱解爐出口溫度低。

（2）尿素液體霧化效果差。因霧化氣體（壓縮空氣）壓力低、氣液比不當(dāng)、噴槍堵塞、變形等因素影響，使尿素噴槍出口的尿素霧化效果差、液滴過大，在設(shè)計(jì)停留時(shí)間內(nèi)尿素分解不完全，從而生成中間聚合物沉積在熱解室內(nèi)壁并逐步堵塞下部出口管。

（3）稀釋風(fēng)量低的原因。熱解爐內(nèi)的氣流工況發(fā)生較大變化，或結(jié)晶體隨時(shí)間的增長、長大到一定程度后，在自重或擾動的作用下產(chǎn)生脫落。因熱解爐出口管道自熱解爐出口端的最低點(diǎn)接出，故極易導(dǎo)致出口管道的堵塞，引起系統(tǒng)通風(fēng)量大幅降低，嚴(yán)重影響脫銷系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

5 防范措施

（1）加強(qiáng)對脫硝出口NOx的監(jiān)視，在脫硝出口NOx排放的調(diào)控上要超前預(yù)控，對脫硝熱解爐尿素及沖洗水的噴入量要盡量緩慢調(diào)整，避免熱解爐溫度突變造成尿素溶液不能完全熱解產(chǎn)生結(jié)晶體。要把輔助電加熱始終保持在自動狀態(tài)，把熱解爐出口溫度低于350℃輔助電加熱自動啟動提高至360℃。

（2）加強(qiáng)尿素品質(zhì)管理。對每批次尿素進(jìn)行抽檢化驗(yàn)，確保尿素品質(zhì)符合要求，避免因其品質(zhì)不合格造成尿素噴槍堵塞，同時(shí)降低尿素溶液配制濃度，從55%降至至50%，對配制濃度每天進(jìn)行化驗(yàn)，確保其濃度在50～52%范圍內(nèi)。

（3）加強(qiáng)對脫硝熱解系統(tǒng)測點(diǎn)的檢查校核，確保測點(diǎn)準(zhǔn)確可靠；在脫硝熱解系統(tǒng)監(jiān)視畫面上增加脫硝噴槍霧化壓縮空氣壓力的監(jiān)視數(shù)據(jù)。

6 結(jié)束語

（1）通過對尿素?zé)峤膺^程中相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的查詢比對，同時(shí)通過借鑒相關(guān)文獻(xiàn)資料中關(guān)于煙氣脫硝反應(yīng)過程及反應(yīng)機(jī)理的分析，基本確定了我廠尿素?zé)峤庀到y(tǒng)中沉積物的形成原因。

（2）尿素?zé)峤鉅t內(nèi)的反應(yīng)溫度直接影響著熱解產(chǎn)物的生成，作為沉積物生成的主要因素，我們需從管理層面進(jìn)行嚴(yán)格要求，確保熱解爐的工作溫度。同時(shí)，通過對尿素溶液、霧化空氣流量、尿素噴槍的定期檢查和缺陷的及時(shí)處理等手段來保證脫硝熱解爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]華電國際十里泉發(fā)電廠660MW超超臨界機(jī)組集控運(yùn)行規(guī)程：QW/04.

16.00.0102-2016[S]

[2]陳進(jìn)生.火電廠煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法[M].北京中國電力出版社，2008.

作者簡介：劉擁軍（1973-），男，山東濱州人，工程師，從事發(fā)電廠運(yùn)行調(diào)度及安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行研究方面的工作。