陶 冶

（國(guó)電民權(quán)發(fā)電有限公司運(yùn)行部，河南 商丘 476821）

燃煤機(jī)組脫硝改造后預(yù)熱器防堵研究

陶 冶

（國(guó)電民權(quán)發(fā)電有限公司運(yùn)行部，河南 商丘 476821）

針對(duì)燃煤機(jī)組脫硝改造后易發(fā)生空氣預(yù)熱器堵塞這一問(wèn)題，深入分析預(yù)熱器堵塞原因，探索一系列預(yù)防手段，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況，總結(jié)了一套行之有效的運(yùn)行維護(hù)管理辦法，取得了良好效果，有效避免了空預(yù)器的堵塞。

脫硝改造；空氣預(yù)熱器；防堵

國(guó)電民權(quán)發(fā)電有限公司現(xiàn)役2×600MW機(jī)組三大主機(jī)均為東方電氣有限公司制造。其中鍋爐為DG1970/25.4-Ⅱ1型，單爐膛，一次中間再熱，尾部雙煙道結(jié)構(gòu)。鍋爐為固態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架，全懸吊結(jié)構(gòu)，露天布置。為保證鍋爐排放煙氣滿足環(huán)保要求， 2014年5月進(jìn)行了SCR脫硝改造。通過(guò)對(duì)脫硝改造機(jī)組發(fā)生堵塞的原因進(jìn)行深入分析，結(jié)合實(shí)際探索了一些了防止預(yù)熱器堵塞的手段。

1 SCR煙氣脫硝裝置原理

SCR煙氣脫硝裝置原理：氨氣被噴入高溫?zé)煔饷撓跹b置中，在催化劑的作用下將煙氣中NOx 分解成為N2和H2O。反應(yīng)公式如下：4NO +4NH3+O2→4N2+6H2O或者NO +NO2+2NH3→2N2+3H2O通過(guò)使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，上述反?yīng)可以在200 ℃～450 ℃的溫度范圍內(nèi)有效進(jìn)行， 在NH3/NO= 1的情況下，可以達(dá)到80～90%的脫硝效率。

2 投入脫硝后預(yù)熱器容易堵塞的原因

SCR煙氣脫硝裝置對(duì)空氣預(yù)熱器的運(yùn)行主要有以下不利影響：

（1）煙氣中由SO2向SO3的轉(zhuǎn)化率增加，即煙氣中的SO3量增加，煙氣酸露點(diǎn)溫度增加，由此加重空氣預(yù)熱器的酸腐蝕和堵灰。

（2）SCR煙氣脫硝裝置中的逸出氨與煙氣中的SO3和水蒸汽生成硫酸氫銨（NH3+SO3+H2O →NH4H SO4）。NH4H SO4水溶液呈中度酸性且具有很大的粘性，易粘附在空氣預(yù)熱器的換熱元件表面上，再次加劇氣預(yù)熱器的酸腐蝕和堵灰。硫酸氫銨在一定溫度內(nèi)會(huì)形成嚴(yán)重堵塞現(xiàn)象，溫度段處于預(yù)熱器的中低溫度段。

不論是固態(tài)的還是液態(tài)的硫酸氫銨都極易溶于水且腐蝕性強(qiáng)，所以預(yù)熱器防堵一般要從提高預(yù)熱器冷端溫度（提高預(yù)熱器冷端露點(diǎn)）、提高吹灰溫度（讓預(yù)熱器冷端的硫酸氫銨呈現(xiàn)液態(tài)以利于吹走）和減少氨逃逸三個(gè)方面下功夫。

3 影響脫硝效率的主要因素

（1）催化劑。不同的催化劑有不同的結(jié)構(gòu)、表面積、活性和物理性能。催化劑表面積越大， 活性越高，氨氣與煙氣中的NOx反應(yīng)越劇烈。在一定結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中采用的還原劑（氨）的劑量越少，即n（NH3）/n（NOx）比值就越??；同樣，在相同的n（NH3）/n（NOx）比值下，采用活化性高的催化劑有利于小尺寸反應(yīng)器的運(yùn)行?？偟膩?lái)說(shuō)，在n（NH3）/n（NOx）比值、反應(yīng)器尺寸一定的條件下，催化劑活性越大，降低NOx生成量的可能性就越大。

（2）反應(yīng)溫度。反應(yīng)溫度在一定程度上決定著還原劑（氨）與煙氣中NOx的反應(yīng)速率，同時(shí)也影響催化劑的活性。一般來(lái)說(shuō)，反應(yīng)溫度越高，越有利于SCR系統(tǒng)的運(yùn)行，但是，考慮綜合效率問(wèn)題（主要是煙氣加熱），并不是采用設(shè)備的極限溫度，而是在一定工況下采用最佳的反應(yīng)溫度，溫度范圍視SCR反應(yīng)器在鍋爐尾部的布置位置而定。

（3）煙氣在催化劑容積內(nèi)滯留時(shí)間。煙氣在催化劑容積內(nèi)滯留時(shí)間的尺度取決于催化劑的結(jié)構(gòu)。

（4）煙氣流型。煙氣流型在一定程度上取決于催化劑的結(jié)構(gòu)，合理的煙氣流型有利于催化劑的充分利用，也有利于還原劑與煙氣中NOx的反應(yīng)，進(jìn)而使得SCR系統(tǒng)有較高的脫硝效率。

（5）煙氣溫度。煙氣中的NOx 濃度通常是低的，但是煙氣的體積相對(duì)很大，因此用在SCR裝置的催化劑一定 是高性能。因此用在這種條件下的催化劑一定滿足燃煤鍋爐高可靠性運(yùn)行的要求。

4 氨逃逸導(dǎo)致預(yù)熱器堵塞的現(xiàn)狀以及主要對(duì)策

（1）選擇合適的催化劑。SO2向SO3的轉(zhuǎn)化率一般應(yīng)控制在1%以?xún)?nèi)。有些催化劑雖然還原效率很高，減少了催化劑用量，但SO2向SO3的轉(zhuǎn)化率也高，選擇合適的催化劑很關(guān)鍵。（2）控制氨逃逸，一般在3ppmv以下。（3）控制省煤器入口煙溫。合適的省煤器煙溫能促進(jìn)氮氧化物與氨氣的反應(yīng)速度，一般在380℃左右比較合適。（4）加強(qiáng)預(yù)熱器吹灰。（5）進(jìn)行低氮燃燒器改造，減少?lài)姲绷俊＃?）安裝暖風(fēng)器，提高鍋爐排煙溫度。（7）降低鍋爐燃煤含硫量。（8）利用停機(jī)機(jī)會(huì)進(jìn)行清洗。

5 國(guó)電民權(quán)公司預(yù)防預(yù)熱器堵塞的主要對(duì)策

（1）合理控制反應(yīng)溫度。在一定溫度范圍內(nèi)，隨反應(yīng)溫度提高，NOx 脫除率急劇增加，脫硝率達(dá)到最大值時(shí)，溫度繼續(xù)升高會(huì)使NH3氧化而使脫硝率下降； 反應(yīng)溫度過(guò)低，煙氣脫硝反應(yīng)不充分，易產(chǎn)生NH3的逃逸。 我公司由于設(shè)置了用于調(diào)節(jié)再熱氣溫的分隔擋板，關(guān)鍵時(shí)可用來(lái)調(diào)整脫硝系統(tǒng)入口溫度減少氨逃逸。（2）加強(qiáng)集控人員培訓(xùn)，提高意識(shí)，特別是利用大修期間加大培訓(xùn)，在保證NOx不超標(biāo)的情況下，降低NH3的逃逸。（3）對(duì)預(yù)熱器吹灰蒸汽管路進(jìn)行改造，吹灰蒸汽管路加粗。根據(jù)其它電廠經(jīng)驗(yàn)，引入預(yù)熱器主蒸汽吹灰，將預(yù)熱器吹灰壓力提高到1.5—1.8MPa之間。保證吹灰溫度在280℃以上。（4）預(yù)熱器吹灰設(shè)置底上兩層吹灰器，減少積灰。（5）防止噴氨量過(guò)多。目前噴氨系統(tǒng)單側(cè)設(shè)計(jì)100%流量調(diào)節(jié)閥，建議將其改為70%流量主調(diào)閥和30%流量副調(diào)閥，提高噴氨的準(zhǔn)確性。（6）選擇流量調(diào)節(jié)特性較好的氨流量調(diào)節(jié)閥。（7）熱工控制環(huán)節(jié)中，引入負(fù)荷、煙氣流量等前饋信號(hào)，將開(kāi)環(huán)控制改為閉環(huán)控制，減少氨流量調(diào)節(jié)的遲緩率。（8）加裝送風(fēng)機(jī)暖風(fēng)器以提高冬季時(shí)的排煙溫度。（9）采用雙層預(yù)熱器，預(yù)熱器改為搪瓷材料，且采用封閉式板型?；剞D(zhuǎn)式預(yù)熱器冷端采用封閉直信道大波紋組件，能保持吹灰氣流能量集中、耗散慢，吹灰氣流能清理傳熱組件的深度大大提高。（10）受熱面間隙適當(dāng)加大。對(duì)容易出現(xiàn)預(yù)熱器熱端堵灰的回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器，熱端和中溫段換熱組件片可以采用松排列方式，換熱組件片之間在設(shè)計(jì)時(shí)留有0.2-0.6mm的間隙，一方面加大了通流通道寬度，另一方面在運(yùn)行時(shí)，氣流沖擊使得傳熱組件片可以處在抖動(dòng)狀態(tài)，便于將灰粒排出預(yù)熱器。此外，盡量減少阻擋吹灰氣流進(jìn)入傳熱組件的構(gòu)件，能有效減少吹灰死角。

6 運(yùn)行效果

國(guó)電民權(quán)發(fā)電有限公司兩臺(tái)600MW機(jī)組自2014年脫硝改造以來(lái)，空預(yù)器未發(fā)生堵塞，一次風(fēng)側(cè)、二次風(fēng)側(cè)、煙氣側(cè)差壓幾乎沒(méi)有變化。

［1］李俊華.煙氣催化脫硝關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用［J］.科學(xué)出版社，2015.

［2］王宗文.火電廠煙氣脫硫及脫硝實(shí)用技術(shù)［J］.中國(guó)水利水電出版社，2010.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.024

陶冶（1983-），男，工程師，國(guó)電民權(quán)發(fā)電有限公司運(yùn)行部副主任。