超低排放下管式空預(yù)器堵塞原因及在線清堵措施

　　摘要：脫硝系統(tǒng)投入后，空預(yù)器堵塞問題非常普遍，文章針對管式空預(yù)器堵塞問題進(jìn)行了原因分析，提出了有效解決措施。

　　關(guān)鍵詞：脫硝；催化劑；空預(yù)器堵塞

　　1前言

　　在超低排放要求下，為保證氮氧化物不超標(biāo)，在變工況運行時各廠或多或少的存在尿素或氨過噴情況。如長時間過噴，煙氣側(cè)就會形成硫酸氫銨粘結(jié)物附著在空預(yù)器表面，處理不及時或方法不得當(dāng)，空預(yù)器會部分堵死直至被迫停爐。目前管式空預(yù)器堵塞問題已成為各廠攻關(guān)難題，目前大唐保定熱電廠經(jīng)過技術(shù)改造和運行調(diào)整基本解決了管式空預(yù)器堵塞問題。

　　該電廠鍋爐為某股份有限公司超高壓、自然循環(huán)汽包爐、單爐膛、一次中間再熱、單鍋筒型結(jié)構(gòu)、四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架、懸吊結(jié)構(gòu)、半露天布置燃煤鍋爐，采用低氮氧化物燃燒技術(shù)，中溫段空預(yù)器采用臥式布置，高溫段和低溫段空預(yù)器為立式布置。

　　2脫硝系統(tǒng)簡介

　　2.1脫硝系統(tǒng)工藝流程布置

　　大唐保定熱電廠10號、11號機組脫硝裝置采用（SNCR+SCR）混合法的脫硝工藝，還原劑采用尿素。脫硝工藝主要分為兩大部分。第一部分為SNCR，第二部分為SCR。在合適溫度區(qū)間的爐膛中噴入還原劑尿素，尿素在爐膛中分解為氨和異氰酸，并與煙氣中的NOx反應(yīng)。未參加反應(yīng)的氨氣逃逸至SCR反應(yīng)器，與SCR反應(yīng)器區(qū)的氨噴注射系統(tǒng)噴入所需要的氨一起，在反應(yīng)器內(nèi)的催化劑催化下進(jìn)一步與煙氣中的NOx反應(yīng)，從而實現(xiàn)SNCR＋SCR混合脫硝。

　　2.2脫硝SNCR工藝系統(tǒng)：

　　尿素SNCR的基本原理是在沒有催化劑的情況下，向850℃～1150℃爐膛中噴入還原劑尿素，還原劑“有選擇性”地與煙氣中的NOx反應(yīng)并生成無毒、無污染的N2和H2O。

　　當(dāng)用尿素作還原劑時其反應(yīng)可表示為:

　　NH2CONH2→2NH3+HNCO

　　4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

　　2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

　　2NO+2HNCO+1/2O2→2N2+2CO2+H2O

　　SNCR法的NOx脫除效率主要取決于反應(yīng)溫度、NH3與NOx的化學(xué)計量比、混合程度、反應(yīng)時間等。SNCR工藝的溫度控制至關(guān)重要，若溫度過低，NH3的反應(yīng)不完全，容易造成NH3逃逸；而溫度過高，NH3則容易被氧化為NO，抵消了NH3的脫硝效果。溫度過高或過低都會導(dǎo)致還原劑損失和NOx脫除率下降。

　　3脫硝系統(tǒng)投運后運行情況及出現(xiàn)的問題

　　3.1空預(yù)器嚴(yán)重堵塞運行中無法處理

　　該廠脫硝系統(tǒng)投入SNCR系統(tǒng)后，空預(yù)器堵塞嚴(yán)重，運行不到兩月機組因空預(yù)器堵塞無法繼續(xù)運行。詢問同類型機組運行情況，所發(fā)生的問題基本相同，尤其是投入SNCR后，空預(yù)器堵塞情況更加嚴(yán)重。因管式空預(yù)器布置在煙道內(nèi)部，從外面無法疏通，只能停爐處理。停爐后發(fā)現(xiàn)右側(cè)中溫段臥式空預(yù)器管排基本堵死。

　　3.2投入SNCR系統(tǒng)后，SCR入口氮氧化物兩側(cè)偏差較大

　　剛開始投入SNCR時，SCR入口左側(cè)氮氧化物含量大于右側(cè)約200mg/Nm3，說明右側(cè)噴入尿素量較多，詢問廠家和其他電廠技術(shù)人員，對旋轉(zhuǎn)切圓燃燒方式鍋爐存在兩側(cè)偏差正常。

　　3.3尿素實際用量比理論用量明顯偏高

　　目前各廠氨逃逸率在線測量基本都不準(zhǔn)確，只能通過尿素用量變化趨勢及計算理論消耗量綜合分析判斷尿素用量是否過量。該廠經(jīng)過改造前后尿素用量對比，拋去超低排放影響，尿素用量比改造前高15%-20%。

　　3.4SNCR系統(tǒng)尿素用量增加值與氮氧化物降低值不成比例

　　一般認(rèn)為SNCR系統(tǒng)多噴的尿素會流入到SCR系統(tǒng)繼續(xù)參與反應(yīng)，在該廠實際運行中，增加SNCR系統(tǒng)尿素用量，SCR入口氮氧化物含量并不成比例下降，SCR反應(yīng)器出口氮氧化物也不隨SNCR系統(tǒng)尿素增加量成比例下降。也間接說明SNCR系統(tǒng)過噴的尿素到SCR系統(tǒng)只有少部分繼續(xù)參與反應(yīng)。

　　4空預(yù)器堵塞原因分析

　　4.1正常運行尿素用量過大

　　電廠聯(lián)系電研院分別測試了甲、乙反應(yīng)器出口的逃逸氨濃度，部分位置大大超過了3ppm的設(shè)計要求。甲、乙兩側(cè)的逃逸氨濃度大增加了空預(yù)器積灰堵塞以及腐蝕風(fēng)險，嚴(yán)重影響了機組的安全穩(wěn)定運行。同時，通過氨逃逸測試結(jié)果，可以推斷出反應(yīng)器內(nèi)部存在煙氣短路或者催化劑失活情況。但為保證環(huán)保指標(biāo)要求，電廠不得不繼續(xù)采取加大噴氨量的方法來降低氮氧化物的排放，長期運行后形成了惡性循環(huán)。造成尿素用量大的原因一是傳統(tǒng)觀念過多使用還原效率較低的SNCR系統(tǒng)，二是制粉系統(tǒng)磨煤機空煤等變工況造成氮氧化物瞬時超標(biāo)不得不增大尿素用量。

　　4.2空預(yù)器布置影響

　　考慮到改造空間問題，中溫段空預(yù)器改為換熱效率較高的臥式空預(yù)器，因臥式布置管子背風(fēng)面風(fēng)速較低，大大增加了硫酸氫銨的粘結(jié)幾率，停爐檢查也顯示中溫段空預(yù)器基本堵死。

　　4.3空預(yù)器管壁溫度較低

　　該廠中溫段空預(yù)器入口風(fēng)溫大約在110℃左右，出口風(fēng)溫低負(fù)荷只有150℃左右，硫酸氫銨粘結(jié)物生成溫度就在150℃以下，這就大大增加了硫酸氫銨粘結(jié)物的生成。

　　5防止空預(yù)器的措施及在線清堵措施

　　5.1空預(yù)器防堵措施

　　a)運行時打開熱風(fēng)再循環(huán)門，并增設(shè)暖風(fēng)器，以提高進(jìn)入預(yù)熱器的風(fēng)溫。

　　b)氮氧化物超預(yù)警值后，首先增加SCR反應(yīng)區(qū)尿素溶液量，如氮氧化物指標(biāo)持續(xù)上升，再增加SNCR尿素溶液量，緊急狀態(tài)下可短時間打開SNCR旁路運行，待系統(tǒng)參數(shù)穩(wěn)定后，及時恢復(fù)正常運行方式。

　　c)加強配煤管理，防止脂粉系統(tǒng)空煤、堵煤，保證制粉系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

　　d)跟調(diào)度勤溝通，盡量不在低負(fù)荷工況下長時間運行，防止空預(yù)器壁溫過低。

　　5.2空預(yù)器干燒措施

　　a)實驗表明硫酸氫銨粘結(jié)物在200℃左右是可以分解的，利用這一特性，該廠進(jìn)行了空預(yù)器風(fēng)道改造，在送風(fēng)機聯(lián)絡(luò)風(fēng)道處（爐前與爐后）安裝聯(lián)絡(luò)擋板各1個，目的是將甲乙兩側(cè)空氣隔斷。

　　b)正常運行時聯(lián)絡(luò)擋板為開啟狀態(tài)。通過對甲乙兩側(cè)低溫段空預(yù)器風(fēng)溫偏差可以判斷哪側(cè)空預(yù)器堵塞。干燒時，將送風(fēng)機出口聯(lián)絡(luò)擋板關(guān)閉時，通過調(diào)整兩側(cè)送風(fēng)量的偏差，可提高單側(cè)預(yù)熱器管壁溫度至190℃以上，這樣附著在該側(cè)空氣預(yù)熱器管子外壁上的液態(tài)硫酸氫銨蒸發(fā)，減緩預(yù)熱器堵塞速度。

　　6結(jié)論

　　防止空預(yù)器堵塞先從預(yù)防做起，發(fā)現(xiàn)堵塞后，對該側(cè)空預(yù)器進(jìn)行干燒，去除硫酸氫銨粘結(jié)物，可有效減緩空預(yù)器堵塞速度。該廠自施行空預(yù)器干燒措施至今六個月，未發(fā)生過因空預(yù)器堵塞被迫停爐情況，相比原來每兩三個月需停爐清理空預(yù)器效果明顯。