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超低排放下管式空预器堵塞原因、在线清堵措施
发布时间:2020-9-14    点击次数:241

    摘要:脱销系统投入后,空预器堵塞问题非常普遍,文章针对管式空预器堵塞问题进行了原因分析,提出了有效解决措施。

    关键词:脱硝;催化剂;空预器堵塞

    1前言

    在超低排放要求下,为保证氮氧化物不超标,在变工况运行时各厂或多或少的存在尿素或氨过喷情况。如长时间过喷,烟气侧就会形成硫酸氢铵粘结物附着在空预器表面,处理不及时或方法不得当,空预器会部分堵死直至被迫停炉。目前管式空预器堵塞问题已成为各厂攻关难题,目前大唐保定热电厂经过技术改造和运行调整基本解决了管式空预器堵塞问题。

    该电厂锅炉为东 方锅炉(集团)股份有限公司超高压、自然循环汽包炉、单炉膛、一次中间再热、单锅筒型结构、四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢结构构架、悬吊结构、半露天布置燃煤锅炉,采用低氮氧化物燃烧技术,中温段空预器采用卧式布置,高温段和低温段空预器为立式布置。

    2脱硝系统简介

    2.1脱硝系统工艺流程布置

    大唐保定热电厂10号、11号机组脱硝装置采用(SNCR+SCR)混合法的脱硝工艺,还原剂采用尿素。脱硝工艺主要分为两大部分。第一部分为SNCR,第二部分为SCR。在合适温度区间的炉膛中喷入还原剂尿素,尿素在炉膛中分解为氨和异氰酸,并与烟气中的NOx反应。未参加反应的氨气逃逸至SCR反应器,与SCR反应器区的氨喷注射系统喷入所需要的氨一起,在反应器内的催化剂催化下进一步与烟气中的NOx反应,从而实现SNCR+SCR混合脱硝。

    2.2脱硝SNCR工艺系统:

    尿素SNCR的基本原理是在没有催化剂的情况下,向850℃~1150 ℃炉膛中喷入还原剂尿素,还原剂“有选择性”地与烟气中的NOx 反应并生成无毒、无污染的N2和H2O。

    当用尿素作还原剂时其反应可表示为:

    NH2CONH2 → 2NH3 + HNCO

    4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O

    2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O

    2NO + 2HNCO + 1/2O2 → 2N2 + 2CO2 + H2O

    SNCR法的NOx脱除效率主要取决于反应温度、NH3与NOx的化学计量比、混合程度、反应时间等。SNCR工艺的温度控制至关重要,若温度过低,NH3的反应不完全,容易造成NH3逃逸;而温度过高,NH3则容易被氧化为NO,抵消了NH3的脱硝效果。温度过高或过低都会导致还原剂损失和NOx脱除率下降。

    3脱硝系统投运后运行情况及出现的问题

    3.1空预器严重堵塞运行中无法处理

    该厂脱硝系统投入SNCR系统后,空预器堵塞严重,运行不到两月机组因空预器堵塞无法继续运行。询问同类型机组运行情况,所发生的问题基本相同,尤其是投入SNCR后,空预器堵塞情况更加严重。因管式空预器布置在烟道内部,从外面无法疏通,只能停炉处理。停炉后发现右侧中温段卧式空预器管排基本堵死。

    3.2投入SNCR系统后,SCR入口氮氧化物两侧偏差较大

    刚开始投入SNCR时,SCR入口左侧氮氧化物含量大于右侧约200mg/Nm3,说明右侧喷入尿素量较多,询问厂家和其他电厂技术人员,对旋转切圆燃烧方式锅炉存在两侧偏差正常。

    3.3尿素实际用量比理论用量明显偏高

    目前各厂氨逃逸率在线测量基本都不准确,只能通过尿素用量变化趋势及计算理论消耗量综合分析判断尿素用量是否过量。该厂经过改造前后尿素用量对比,抛去超低排放影响,尿素用量比改造前高15%-20%。

    3.4SNCR系统尿素用量增加值与氮氧化物降低值不成比例

    一般认为SNCR系统多喷的尿素会流入到SCR系统继续参与反应,在该厂实际运行中,增加SNCR系统尿素用量,SCR入口氮氧化物含量并不成比例下降,SCR反应器出口氮氧化物也不随SNCR系统尿素增加量成比例下降。也间接说明SNCR系统过喷的尿素到SCR系统只有少部分继续参与反应。

    4空预器堵塞原因分析

    4.1正常运行尿素用量过大

    电厂联系电研院分别测试了甲、乙反应器出口的逃逸氨浓度,部分位置大大超过了3ppm的设计要求。甲、乙两侧的逃逸氨浓度大增加了空预器积灰堵塞以及腐蚀风险,严重影响了机组的安全稳定运行。同时,通过氨逃逸测试结果,可以推断出反应器内部存在烟气短路或者催化剂失活情况。但为保证环保指标要求,电厂不得不继续采取加大喷氨量的方法来降低氮氧化物的排放,长期运行后形成了恶性循环。造成尿素用量大的原因一是传统观念过多使用还原效率较低的SNCR系统,二是制粉系统磨煤机空煤等变工况造成氮氧化物瞬时超标不得不增大尿素用量。

    4.2空预器布置影响

    考虑到改造空间问题,中温段空预器改为换热效率较高的卧式空预器,因卧式布置管子背风面风速较低,大大增加了硫酸氢铵的粘结几率,停炉检查也显示中温段空预器基本堵死。

    4.3空预器管壁温度较低

    该厂中温段空预器入口风温大约在110℃左右,出口风温低负荷只有150℃左右,硫酸氢铵粘结物生成温度就在150℃以下,这就大大增加了硫酸氢铵粘结物的生成。

    5防止空预器的措施及在线清堵措施

    5.1 空预器防堵措施

    a)运行时打开热风再循环门,并增设暖风器,以提高进入预热器的风温。

    b)氮氧化物超预警值后,首先增加SCR反应区尿素溶液量,如氮氧化物指标持续上升,再增加SNCR尿素溶液量,紧急状态下可短时间打开SNCR旁路运行,待系统参数稳定后,及时恢复正常运行方式。

    c)加强配煤管理,防止脂粉系统空煤、堵煤,保证制粉系统稳定运行。

    d)跟调度勤沟通,尽量不在低负荷工况下长时间运行,防止空预器壁温过低。

    5.2 空预器干烧措施

    a)实验表明硫酸氢铵粘结物在200℃左右是可以分解的,利用这一特性,该厂进行了空预器风道改造,在送风机联络风道处(炉前与炉后)安装联络挡板各 1 个,目的是将甲乙两侧空气隔断。

    b)正常运行时联络挡板为开启状态。通过对甲乙两侧低温段空预器风温偏差可以判断哪侧空预器堵塞。干烧时,将送风机出口联络挡板关闭时,通过调整两侧送风量的偏差,可提高单侧预热器管壁温度至190℃以上,这样附着在该侧空气预热器管子外壁上的液态硫酸氢铵蒸发,减缓预热器堵塞速度。

    6结论

    防止空预器堵塞先从预防做起,发现堵塞后,对该侧空预器进行干烧,去除硫酸氢铵粘结物,可有效减缓空预器堵塞速度。该厂自施行空预器干烧措施至今六个月,未发生过因空预器堵塞被迫停炉情况,相比原来每两三个月需停炉清理空预器效果明显。

来源:除灰脱硫脱硝技术联盟

关键字:脱销系统 空预器 超低排放

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