何少波

（靈石縣中煤九鑫焦化有限責(zé)任公司，山西 晉中 031300）

引言

在脫硫技術(shù)體系中，其氨法脫硫技術(shù)具備多層面的脫硫效果。在開(kāi)展總體脫硫處理工作中，應(yīng)采取多種方法全面優(yōu)化相應(yīng)的脫硫技術(shù)，在煙氣系統(tǒng)的分離期間，檢修排空系統(tǒng)與氧化系統(tǒng)都可以被集中處理。比如，在開(kāi)展一爐一塔的煙氣脫硫時(shí)，總體的脫硫效率不應(yīng)低于97%，以此進(jìn)一步提升鍋爐的運(yùn)行效率，減輕工作人員的工作量。

1 鍋爐脫硫脫硝簡(jiǎn)要概述

1.1 脫硫技術(shù)

鍋爐脫硫，即除去煙氣中二氧化硫與一氧化硫等硫化物，從而符合環(huán)境保護(hù)的相關(guān)要求。按照技術(shù)的種類，可將其劃分為磷氨肥法脫硫、石灰石與石膏脫硫、海水脫硫、煙氣循環(huán)流化床脫硫、電子束法脫硫與氨水洗滌法脫硫等。結(jié)合鍋爐煙氣脫硫技術(shù)的特點(diǎn)分析，具體有以下幾點(diǎn)。首先，可以有效捕捉到多種不同的有毒有害氣體，以提升鍋爐脫硫效率。其次，在鍋爐脫硫的過(guò)程中，可以起到節(jié)水和節(jié)電的作用，使運(yùn)行成本得到降低。再次，鍋爐脫硫設(shè)施具有維修量少且操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，可以適應(yīng)多種復(fù)雜環(huán)境，為日常維護(hù)與管理提供便利。最后，各種不同的技術(shù)可以處理含硫量不同的煙氣，或采取聯(lián)合工藝的方式，可以進(jìn)一步提升鍋爐脫硫效果[1]。

1.2 脫硝技術(shù)

鍋爐脫硝，即去除煙氣中的NOx等硝化物。從脫硝工藝技術(shù)上來(lái)看，可將其分為兩組類型，首先是從根源上進(jìn)行治理，降低在燃燒過(guò)程中所產(chǎn)生的硝化物含量，如選用低氮燃燒的機(jī)械設(shè)備，又或者是適當(dāng)?shù)恼{(diào)整配料方案，采用礦化劑，使熟料的溫度下降。其次，從末端開(kāi)始治理，減少煙氣中硝化物的含量，現(xiàn)階段應(yīng)用最廣泛的有電子束脫硝、活性炭吸附、SNCR脫硝技術(shù)、SCR 脫硝技術(shù)等。例如，使用SNCR 脫硝技術(shù)時(shí)，小型機(jī)組中的脫硝效率在82%以上，大中型機(jī)組中的脫硝效率為24%～40%之間，適用于低氮燃燒工藝中的輔助手段，其優(yōu)點(diǎn)為工程造價(jià)低、占地面積小，并且常用于舊場(chǎng)改造中。

2 鍋爐脫硫脫硝系統(tǒng)運(yùn)行中的問(wèn)題

例如，山西某電廠3×125 MW 機(jī)組鍋爐脫硫脫硝與除塵改造項(xiàng)目工程已全面結(jié)束，機(jī)組運(yùn)行之后，在開(kāi)展脫硝試驗(yàn)的過(guò)程過(guò)程中，要想確保環(huán)保參數(shù)的達(dá)標(biāo)排放，相關(guān)人員通過(guò)低氧燃燒的方式控制硝化物的產(chǎn)生，并且把噴入爐內(nèi)的尿素溶液量管控在600L/h～800 L/h，造成2 臺(tái)鍋爐排煙溫度從機(jī)組開(kāi)啟的150 ℃左右上升到180 ℃左右，運(yùn)行期間開(kāi)啟屏式過(guò)熱器區(qū)域人孔與低溫段空氣預(yù)熱器人孔，進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)高溫段再熱器管與屏式過(guò)熱器區(qū)域存在嚴(yán)重的結(jié)焦現(xiàn)象，空預(yù)器上表面存在許多積灰，造成排煙溫度過(guò)多超出標(biāo)準(zhǔn)范圍。機(jī)組分別開(kāi)展非計(jì)劃申請(qǐng)停爐工作，準(zhǔn)備清灰與清焦，在此過(guò)程中需要對(duì)過(guò)熱器、受熱面、空預(yù)器堵灰、SCR 反應(yīng)器堵灰、空預(yù)器漏風(fēng)與再熱器結(jié)焦等情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)以下現(xiàn)象：屏式過(guò)熱器下方部位結(jié)焦嚴(yán)重；SCR 反應(yīng)器靠爐前端上方部位積灰嚴(yán)重；高溫再熱器管排之間積焦嚴(yán)重，對(duì)煙氣流通造成不利影響。鍋爐高溫再熱器結(jié)焦情況，如下頁(yè)圖1 所示。

圖1 鍋爐高溫再熱器結(jié)焦情況

3 鍋爐脫硫脫硝系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題原因分析

3.1 空預(yù)器堵灰原因

首先，在完成鍋爐的改造之后，調(diào)試過(guò)程中要想確保煙氣硝化物能夠達(dá)標(biāo)排放，尿素噴入量應(yīng)管控在600 L/h～800 L/h 左右，如果尿素噴入超過(guò)一定量，致使?fàn)t膛尿素?zé)峤夂鬅o(wú)法進(jìn)行徹底反應(yīng)，導(dǎo)致氨氣逃逸量增大，產(chǎn)生硫酸氫銨，經(jīng)過(guò)低溫段空預(yù)器處遇冷后和煙塵粘附于管式空預(yù)器內(nèi)壁上，嚴(yán)重堵塞低溫段預(yù)熱器管束。其次，鍋爐在烘爐的過(guò)程中由于點(diǎn)火初期送風(fēng)機(jī)入口溫度過(guò)低與投粉過(guò)早等原因，當(dāng)空預(yù)器溫度在80 ℃以下且煙氣溫度達(dá)到爐內(nèi)最高溫度時(shí)，和煙塵混合后產(chǎn)生反應(yīng)，附著在空預(yù)器管的內(nèi)壁上，加之溫度的升高，鍋爐濕灰烘干后容易在管內(nèi)形成一層厚厚的灰殼，使堵灰現(xiàn)象變得更加嚴(yán)重[2]。

3.2 SCR 反應(yīng)器堵灰原因

首先，由于鍋爐空間有限，鍋爐與SCR 反應(yīng)器布設(shè)在豎井煙道內(nèi)，再者入口處布置的濾網(wǎng)格柵只有5 mm，導(dǎo)致其上方落下的大灰粒慢慢聚積而造成堵灰。其次，由于大灰粒具有較重的質(zhì)量，會(huì)隨著鍋爐煙氣擺脫水平煙道，然后在豎煙井和水平煙道的交叉部位掉落，這是導(dǎo)致SCR 反應(yīng)器上表面前端爐膛附近區(qū)域堵灰的重要原因。

3.3 脫硫塔霧化器運(yùn)行問(wèn)題原因

影響鍋爐脫硫塔霧化器除霧效率的因素眾多，具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：首先，除霧器葉片出現(xiàn)堵塞，煙氣通流面積減小，流速增加，從而容易導(dǎo)致除霧器差壓增大。其次，高流速煙氣會(huì)將大量漿液帶入GGH中，造成GGH 換熱元件出現(xiàn)阻塞情況，對(duì)煙氣換熱造成不良影響，使凈煙氣的溫度降低，進(jìn)一步加快吸收塔尾部煙道與非設(shè)備腐蝕的速度,最終影響設(shè)備脫硫效果。

4 鍋爐脫硫脫硝系統(tǒng)運(yùn)行的問(wèn)題及處理措施

4.1 改善爐膛尿素量與氧量

首先，運(yùn)行凈煙氣硝化物濃度必須根據(jù)165mg/m3～185 mg/m3左右，嚴(yán)格控制氨逃逸，將一氧化碳濃度控制在0.05%以下。其次，一旦凈煙氣的硝化物濃度數(shù)值達(dá)到186 mg/m3以上，就要運(yùn)行備用尿素噴槍，如管控一號(hào)區(qū)單槍流量應(yīng)在220 L/h 以下，管控三區(qū)單槍流量在150 L/h 以下，并且還需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整送風(fēng)量，使送風(fēng)量得到降低，控制爐膛出口的一氧化碳含量，使其在0.1%以下。一旦一號(hào)區(qū)和三號(hào)區(qū)的尿素噴槍全部投入使用，而且尿素溶液含量超過(guò)500 L/h，相關(guān)人員可以長(zhǎng)按5 MW/次提出降負(fù)荷的申請(qǐng)，使其達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 優(yōu)化處理低溫段空氣預(yù)熱器

首先，打開(kāi)低溫段空氣預(yù)熱器澆注料之后，相關(guān)人員可重新焊接與澆筑相應(yīng)的密封點(diǎn)，讓低溫段空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)問(wèn)題下降到小于8%的標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)比燃燒工況和調(diào)整試驗(yàn)，明確把脫硝反應(yīng)器的氧量管控在3%～4%之間。接著，打開(kāi)燃盡風(fēng)擋板，把反切風(fēng)擺角增加至10°，從而增加爐內(nèi)火焰的充滿度，擴(kuò)大反切風(fēng)切圓，進(jìn)一步完善與優(yōu)化燃燒工況，比如，把煙氣中的一氧化碳濃度（體積分?jǐn)?shù)）下降到0.03%以下，使氮氧化物的生成量得到降低。此外，無(wú)論在何種工作情況下，SOFA 模式的風(fēng)開(kāi)度都不能小于50%，一般將開(kāi)度控制在80%～100%左右最為適宜[3]。

4.3 優(yōu)化脫硫塔霧化器

鍋爐脫硫塔霧化器的平面布置中，將靠近塔壁的噴嘴軸線向內(nèi)傾斜一定角度，可以減少脫硫液噴淋在壁面上，有效提升液滴的利用率。噴嘴使用鈦或者碳化硅等材料，噴淋管道為FRP，提升其耐磨性與耐腐性能，在塔入口處設(shè)置短管噴淋系統(tǒng)，如噴嘴、管道與噴淋泵等系統(tǒng)，在系統(tǒng)中設(shè)置2 臺(tái)～3 臺(tái)噴淋泵。相關(guān)人員還可以在脫硫塔內(nèi)設(shè)置2 層～3 層組合霧化器塔盤，開(kāi)啟兩個(gè)用來(lái)使用，剩余一個(gè)留作備用，合理設(shè)置塔盤層之間的距離，可以按照霧滴的噴射軌跡和滯留時(shí)間進(jìn)行確定，當(dāng)液滴和煙氣接觸時(shí)，二氧化硫通過(guò)液滴被充分吸收。在空間布置中還需要設(shè)置煙道的進(jìn)氣口，設(shè)定相應(yīng)的向下傾斜坡度，以確保煙氣的分布均勻與停留時(shí)間。

4.4 其他處理措施

首先，在開(kāi)啟鍋爐的過(guò)程中，當(dāng)?shù)蜏囟蔚目諝忸A(yù)熱器入口溫度超過(guò)90 ℃時(shí)，操作人員才能在火嘴中投入適量煤粉，這樣能夠有效降低硫酸氫氨在低溫段空氣預(yù)熱器部分的形成量。其次，相關(guān)人員在開(kāi)啟鍋爐時(shí)，還需要把空預(yù)器熱風(fēng)調(diào)節(jié)至50%左右，這樣能夠干燥溫段空氣預(yù)熱器管束，避免管束積聚灰塵。同時(shí)，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，控制硝化物的投放，如控制一區(qū)的噴槍、三區(qū)尿素的噴槍，僅作為事故專用，嚴(yán)禁長(zhǎng)期連續(xù)不間斷的投運(yùn)。

比如，在鍋爐相同負(fù)荷的情況下，其脫硝系統(tǒng)在改善前后的爐膛出口溫度比較，呈下降態(tài)勢(shì)，如表1所示。

表1 鍋爐脫硝系統(tǒng)改善前后出口溫度比較

鍋爐脫硝系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改善與優(yōu)化之后，運(yùn)轉(zhuǎn)6 至8個(gè)月停爐后，相關(guān)人員對(duì)低溫段空氣預(yù)熱器和SCR反應(yīng)器的積灰情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)低溫段空預(yù)器只是在出口A 側(cè)前端部分存在30%的堵管，其他部分比較良好。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鍋爐脫硫脫硝系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的問(wèn)題處理非常重要，它可以全面提高鍋爐整體運(yùn)行效率。在處理期間，相關(guān)人員必須采取多種措施，全方位多角度的分析與處理脫硫脫硝系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題，通過(guò)采用改善爐膛尿素量與氧量、優(yōu)化處理低溫段空氣預(yù)熱器等有效處理措施，嚴(yán)格控制鍋爐中的噴槍投料、送風(fēng)量等環(huán)節(jié)，從而在多層次的系統(tǒng)運(yùn)行中達(dá)到理想效果。