趙濤
摘 要:某公司2臺630MW超臨界火電機組脫硝系統(tǒng)采用選擇性催化還原(SCR)工藝,采用液氨為還原劑,兩臺機組共用一套液氨儲存與供應系統(tǒng)。氨區(qū)配置兩臺蒸發(fā)器,一運一備。A蒸發(fā)器出力持續(xù)降低,本文對蒸發(fā)器出力低的原因進行了分析,通過系統(tǒng)檢查分析與化學指標分析,制定了解決對策,消除了蒸發(fā)器出力低的缺陷,確保了整個供氨系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
關鍵詞:超臨界;脫硝;蒸發(fā)器
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.045
1 概述
某公司2臺630MW超臨界火電機組于2013年新增一套脫硝系統(tǒng)與液氨儲存與供應系統(tǒng),2016年實施了煙氣超低排放改造,脫硝系統(tǒng)增加一層催化系統(tǒng),同時受入爐煤煤質的影響,兩臺機組液氨消耗進一步加大,氨區(qū)蒸發(fā)器出力下降或設備退出運行,嚴重影響鍋爐脫氮效率,氨區(qū)蒸發(fā)器出力下降是生產現場急需解決的問題。
2 原因分析及改善方案的制定
2.1 排查過程及分析
(1)A蒸發(fā)器水浴溫度和氨氣溫差約為32℃、B蒸發(fā)器水浴溫度和氨氣溫差約為15℃。說明A蒸發(fā)器換熱效果差。
(2)解體檢查調節(jié)門后平衡閥入口和平衡閥門芯,發(fā)現黑色沉積物。因其入口平衡閥有節(jié)流現象,該入口管處沉積物較多。同理,在蒸發(fā)器內部的氣化盤管也應存在黑色沉積物沉積的問題。
(3)對黑色沉積物進行定性分析。分別用除鹽水、硫酸和鹽酸浸泡處理12小時,結果如下:1)除鹽水浸泡后,底部沉積物無明顯變化;上部析出漂浮物,定性為油脂類。2)硫酸和鹽酸浸泡后底部沉積物全部溶解,定性為氧化鐵;上部析出漂浮物,定性為油脂類。
2.2 對液氨雜質來源進行分析
(1)液氨中的油。1)目前工業(yè)制取液氨的工藝,主要是將天然氣、石腦油、重質油和煤(或焦炭)等原料,制成含氫和氮的原料氣,對原料氣進行凈化處理,除去雜質后的氫氣和氮氣,在高溫高壓和在催化劑的作用下合成得到氨,故液氨出廠時或多或少就有油的殘留,比如合成過程中存在的原料油、雜質油、少量的壓縮機油。2)液氨在輸送及壓縮過程中,輸送泵等動力源攜帶油。
油在水的作用下變質,因環(huán)境溫度低會析出石蠟,溫度過高則碳化。石蠟作為一種單獨、半固態(tài)液相從油中被分離出來,并在儲氨罐、氨氣輸送管道上和其它所能夠接觸到的設備上形成沉積物,長時間堆積會嚴重堵塞調節(jié)閥門、氨氣輸送管道及噴氨流量計、阻火器等。
(2)液氨中的氧化鐵。在制取液氨過程中,對原料氣進行凈化處理過程中極有可能不徹底,氫和氮在合成氨時催化觸媒脫落,造成催化劑觸媒、鐵銹、炭、硫元素等雜質懸浮于液氨中,它們與液氨一同進入蒸發(fā)器盤管內,在液氨氣化后析出并隨氣氨輸送到噴氨流量計、阻火器,從而造成該部位的堵塞。
(3)基建殘留。氨站系統(tǒng)設備安裝后,儲氨罐投入使用前對儲罐內雜質未清理干凈,整個管路系統(tǒng)吹污、清掃不徹底,造成系統(tǒng)運行期間金屬屑等雜質脫落懸浮于液氨中,在蒸發(fā)器盤管內液氨氣化后析出。
(4)液氨中的水分對金屬的絡合腐蝕。根據《GB 536-1988 液體無水氨》(GB 536-1988),液體無水氨優(yōu)等品的水分≤0.1%,如果液氨出廠品質差,含水量非常大,氨水是一種絡合劑,對大部分的金屬都有絡合腐蝕作用,長時間會造成金屬腐蝕剝落形成金屬雜質。
結論:因液氨中的雜質隨著運行時間在相對高溫區(qū)、流通變徑處附著和沉積,造成蒸發(fā)器換熱效果差和液氨進量少,導致液氨氣化不足,最終導致蒸發(fā)器出力下降。
2.3 制定改善方案
(1)對調節(jié)門后平衡閥入口管和平衡閥處沉積物進行定期清理。
(2)入廠取樣化驗上對安全、人員資格、試驗條件嚴格要求,確保入廠質量合格。
(3)設備內部沉積物多,造成蒸發(fā)器水浴溫度和氨氣溫差大或氨氣溫度低是一個循序漸進的過程,運行監(jiān)視應及早發(fā)現劣化的趨勢,確定處理。
(4)運行合理調整氨氣溫度控制區(qū)間,一般控制在45~50℃左右,低于廠家推薦值,避免高溫區(qū)雜質沉積。
3 改善后的效果
改善方案實施后,A蒸發(fā)器出力情況大大改善。A蒸發(fā)器出口氨溫平穩(wěn),蒸發(fā)器出力未再出現降低和持續(xù)下降現象。
4 結束語
綜上所述,該公司蒸發(fā)器的主要原因液氨中的雜質隨著運行時間在相對高溫區(qū)、流通變徑處附著和沉積,造成蒸發(fā)器換熱效果差和液氨進量少,導致液氨氣化不足,最終導致蒸發(fā)器出力下降,通過對系統(tǒng)定期對蒸發(fā)器進行沖掃和對易沉積部位進行檢查。結合運行實際和設備參數,氨氣溫度控制在55~60℃。持續(xù)把好液氨入廠質量驗收關,有效的消除了蒸發(fā)器出力下降現象,提高供氨系統(tǒng)運行可靠性。
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