【摘要】SCR裝置氨逃逸，特別是在低溫低負(fù)荷運行條件下，極易造成噴氨過量，在空預(yù)器冷端生成硫酸氫銨，是導(dǎo)致空預(yù)器堵塞的主要原因。此外，煤質(zhì)、空預(yù)器冷端壁面溫度、催化劑活性、低負(fù)荷等因素也是導(dǎo)致空預(yù)器堵塞的原因。對此，提出了空預(yù)器運行時在線沖洗的建議來改善空預(yù)器堵塞情況。  

【關(guān)鍵詞】煙氣脫硝；空預(yù)器堵塞；硫酸氫銨；氨逃逸；在線沖洗  

1概述  

華潤電力登封有限公司二期#3、#4機組2*630MW超臨界鍋爐分別配備三分藏容克式空氣預(yù)熱器。  

煙氣脫硝裝置是采用日本三菱（MHI）公司的脫硝技術(shù)設(shè)計和制造的，采取選擇性催化還原（SCR）法來達到去除煙氣中NOX的目的。采用ARGILLON公司催化劑。  

每臺鍋爐布置兩套SCR脫硝裝置，以外購液氨為還原劑，布置在鍋爐省煤器與空預(yù)器之間的高塵區(qū)域。煙氣豎直向下流經(jīng)SCR裝置，反應(yīng)器本體內(nèi)為三層催化劑支撐結(jié)構(gòu)，前期安裝兩層蜂窩狀催化劑。  

登封電廠#3、4機組SCR脫硝系統(tǒng)于12年投產(chǎn)，其中#4機組SCR裝置和機組同步完成168試運，#3機組SCR裝置略晚于#4機組投產(chǎn)。運行發(fā)現(xiàn)在冬季低溫及春節(jié)前后低負(fù)荷運行時，為達到一定的脫硝效率，噴氨量增大，氨逃逸率上升，從而生成NH4HSO4沉積物，導(dǎo)致空預(yù)器堵灰、局部堵塞現(xiàn)象�？疹A(yù)器堵塞引起爐膛負(fù)壓波動增大，同時空預(yù)器煙氣側(cè)、一/二次風(fēng)側(cè)的進出口差壓增加；堵塞嚴(yán)重時，空預(yù)器漏風(fēng)量增大，兩側(cè)排煙溫度均有不同程度的增加。，鍋爐排煙損失增加，同時送引風(fēng)機、一次風(fēng)機電流均有所增加，風(fēng)機電耗明顯增加，甚至導(dǎo)致過引風(fēng)機失速。最后為保證高負(fù)荷時引風(fēng)機不失速，不得不采取打開空預(yù)器冷端人空門的方式來加大引風(fēng)機的風(fēng)量。  

2空預(yù)器堵塞原因  

空預(yù)器堵塞原因有很多，但是對于本單位空預(yù)器運行時間較短，同時堵塞嚴(yán)重�？紤]到以前的經(jīng)驗、同廠家的溝通以及現(xiàn)場實際情況我們認(rèn)為：本單位造成空預(yù)器堵塞最大的原因是由于投運SCR脫硝裝置導(dǎo)致的。  

如圖1所示，SCR反應(yīng)器是在特定催化劑作用下，以氨作為還原劑，選擇性地將NOX還原為N2和H2O[1]。  

SCR的化學(xué)反應(yīng)機理比較復(fù)雜，主反應(yīng)是NH3在一定的溫度和催化劑作用下，有選擇地把煙氣中的NOX還原為N2，其過程涉及到數(shù)十個反應(yīng)方程[2-3]。但是當(dāng)煙氣中的SO3濃度高于逃逸氨濃度時，主要生成NH4HSO4，而在150~220℃溫度區(qū)間，NH4HSO4是一種高粘性液態(tài)物質(zhì)，易冷凝沉積在空預(yù)器換熱元件表面，粘附煙氣中的飛灰顆粒，堵塞換熱元件通道，減小空預(yù)器內(nèi)流通截面積，從而導(dǎo)致空預(yù)器阻力的增加，換熱元件的效率降低等問題。  

傳統(tǒng)再生式空預(yù)器對硫酸氫銨結(jié)垢非常敏感，即使設(shè)計時采取措施減小氨逃逸率，由于負(fù)荷瞬變、氣流層化、氨或NOX的分布不均、系統(tǒng)控制故障、催化劑性能降低等原因引起氨逃逸率上升，引起空預(yù)器結(jié)垢還是經(jīng)常發(fā)生。  

根據(jù)NH4HSO4的形成機理，若SCR反應(yīng)器出口氨逃逸量越大，則煙氣越容易在空預(yù)器冷端形成粘附性極高的NH4HSO4，造成空預(yù)器堵塞。而#4機組為本廠第一次投運SCR系統(tǒng)，人員沒有經(jīng)驗，對氨逃逸率較高的危險性沒有充分意識其危害性，本身人員又對降低SCR反應(yīng)器入口NOX的各種手段缺乏了解。加上低負(fù)荷時噴氨調(diào)門漏流量較大，導(dǎo)致氨逃逸率一直較高。  

#4爐2013年11月檢修后投入運行以來，空氣預(yù)熱器壓差持續(xù)快速上漲，尤其是6月底以來，堵塞明顯加劇，現(xiàn)在煙氣側(cè)壓差已接近3.5kPa，已嚴(yán)重威脅到機組的安全穩(wěn)定運行與帶負(fù)荷能力。  

3空預(yù)器在線沖洗的介紹及方法  

空氣預(yù)熱器蓄熱元件內(nèi)部堵塞，主要成分是灰分、硫酸氫氨、鹽類等具有粘著性并結(jié)垢的物質(zhì)，在60～80℃的水中溶解度最大。在線沖洗就是在空氣預(yù)熱器運行中，將50～70℃高壓水噴入空氣預(yù)熱器蓄熱元件冷端，隨著空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)動進行沖洗，疏通堵塞的蓄熱元件，同時調(diào)控鍋爐系統(tǒng)各參數(shù)，將蓄熱元件沖洗干凈并保證鍋爐系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。  

方法：  

（1）#4爐0米布置好高壓沖洗水泵，設(shè)1名操作人員負(fù)責(zé)啟停工作，高壓沖洗水采用消防水源。  

（2）由相關(guān)技術(shù)部門確定空氣預(yù)熱器冷端殼體轉(zhuǎn)子下方適當(dāng)?shù)拈_孔位置，先揭開保溫安裝臨時法蘭并加蓋板，防止開孔失敗或工作結(jié)束后封閉。  

（3）從空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)冷端13.7米爐后搭設(shè)腳手架，在殼體上臨時法蘭處開500×450的孔，將沖洗軌道及沖洗槍送入空氣預(yù)熱器內(nèi)部，調(diào)節(jié)高度使之與空氣預(yù)熱器冷端徑向密封片達到預(yù)定的距離，約50mm。  

（4）連接高壓水沖洗管道，獲得運行許可后，開始沖洗工作。啟動高壓水泵，逐漸加壓、加流量，沖洗槍始終留人監(jiān)護并用對講機與0米沖洗水泵操作員實時聯(lián)系，有問題及時停止高壓泵。  

（5）利用高壓沖洗泵及移動式?jīng)_洗槍對空氣預(yù)熱器冷端換熱元件進行水沖洗。  

（6）高壓泵出口壓力控制在40～50MPa之間，依靠調(diào)換槍嘴調(diào)節(jié)沖洗流量；  

（7）根據(jù)電袋除塵器特點，沖洗過程要循序漸進，根據(jù)值班員反饋的除塵器壓差情況逐步調(diào)大流量，嚴(yán)格限制在不超過40L/min，防止水量過大造成空氣預(yù)熱器底部煙道積水或造成電袋除塵器進水或“糊袋”；沖洗流量調(diào)整合適后，未經(jīng)同意，禁止沖洗人員擅自更換噴嘴。  

（8）高壓清洗路線原則上從轉(zhuǎn)子外圈開始逐步向內(nèi)移動，每次移動10mm，每處停留不少于15分鐘，觀察沖洗效果，如往下返灰水則延長停留時間繼續(xù)沖洗。  

（9）沖洗工作應(yīng)在空氣預(yù)熱器出口排煙溫度120℃以上，機組負(fù)荷在較高時進行。  

（10）為保證沖洗工作的安全與沖洗效果，高壓清洗水槍距離空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子冷端徑向密封片距離在50mm。  

4小結(jié)與建議  

空預(yù)器堵塞的主要原因是脫硝氨逃逸造成的NH4HSO4黏附在空預(yù)器冷端壁面。氨逃逸控制不良的因素包括：運行人員意識不到位，沒有相關(guān)的經(jīng)歷，煙氣量測量不準(zhǔn)，造成原煙氣NOx總量不準(zhǔn)，導(dǎo)致噴氨量過大；機組投運時間增加，催化劑活性下降；低負(fù)荷時，SCR入口煙溫下降，催化劑活性降低，脫硝效率下降；由于煙氣流場分布、噴氨量、NOx濃度分布不均等原因?qū)е耂CR出口氨逃逸不均勻。  

此外冬季環(huán)境氣溫較低時，空預(yù)器換熱面壁溫進一步下降，易造成NH4HSO4快速粘結(jié)。從設(shè)備的角度考慮，氨逃逸、NOx、氧量等測量數(shù)據(jù)不能完全反映煙氣整體情況，導(dǎo)致運行和控制存在一定偏差。其它如負(fù)荷頻繁變化、煤種變化、吹灰程序、環(huán)保核查脫硝效率要求等也是造成空預(yù)器堵塞的原因。  

為有效改善SCR脫硝機組空預(yù)器堵塞情況，建議如下：  

（1）優(yōu)化調(diào)整噴氨調(diào)節(jié)閥、流量計、噴氨格柵，保證噴氨、煙氣的流場均勻分布。應(yīng)通過校準(zhǔn)、檢修或技改等方式提高SCR系統(tǒng)測量準(zhǔn)確性。新建機組在168運行前冷態(tài)調(diào)試和熱態(tài)調(diào)試中，特別要做好注氨格柵的細(xì)調(diào)工作和相應(yīng)試驗。  

（2）SCR控制策略的調(diào)整。在負(fù)荷調(diào)整、異常工況時，加大運行人員的干預(yù)力度，控制脫硝效率上限值。改善低負(fù)荷時低氮燃燒的二次配風(fēng)方式，控制進口NOX含量，避免在低負(fù)荷燃燒時噴氨過量。  

（3）空預(yù)器運行調(diào)節(jié)，包括吹灰步進時間及吹掃行程調(diào)整，提高吹掃換熱元件覆蓋面，延長空預(yù)器堵塞時間。選擇合理的板型和材料、正確進行空預(yù)器換熱元件的分層布置，減小NH4HSO4的結(jié)垢和腐蝕率，降低機組強迫停爐進行空預(yù)器沖洗的可能性。  

（4）堵塞嚴(yán)重的空預(yù)器，利用檢修期間實施新型化學(xué)清洗，使空預(yù)器蓄熱元件表面更加光潔，減緩NH4HSO4沉積及堵灰過程。  

（5）本次#4機組在線沖洗空預(yù)器最后結(jié)果一般，在沖洗初期確實有效控制和降低空預(yù)器的煙氣側(cè)差壓，但是沖洗到一定階段后，效果明顯下降，僅能保證空預(yù)器煙氣側(cè)差壓不增大。但不否認(rèn)是由于#4機組空預(yù)器堵塞時間長，情況嚴(yán)重的原因。所以在今后各個機組運行期間要加大對氨氣逃逸率的控制，并在有條件的情況下對現(xiàn)有的固定在線沖洗裝置進行改造及投運。

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