基于硫酸氢氨造成的空预器堵塞治理对策

□李云东

一、概述

对于SCR法烟气脱硝来讲，氨气和NOX不可能全部混合，逃逸是不可避免的，当逃逸率超标时氨气与三氧化硫反应生成硫酸氢氨堵塞空预器。燃煤硫份越高，越易生成硫酸氢氨，因此为了减少硫酸氢氨生成，燃用高硫煤时，氨逃逸应控制更低。

华润电力(唐山曹妃甸)有限公司2×300MW 机组安装烟气脱硝装置，采用选择性催化还原法SCR脱硝工艺。单炉体双SCR结构体布置，采用高灰型 SCR布置方式，即 SCR反应器布置在锅炉省煤器出口和空气预热器之间，不设旁路。SCR烟气脱硝系统的还原剂采用液氨，全厂2台锅炉的脱硝系统共用一个还原剂储存与供应系统。在脱硝反应器进、出口安装实时监测装置，具有就地和远方监测显示功能，监测的项目包括:NO、O2、NH3、差压等(NH3仅出口安装)。

原脱硝装置设计:在设计煤种及校核煤种、锅炉最大连续出力工况(BMCR)、处理100%烟气量条件下脱硝效率不小于50%，SCR反应器预留了脱硝效率为70%的安装空间，催化剂层数按照2+1层设计，6×7的模块布置型式。

在2013年4月份、5月份进行第三层备用层加装催化剂，确保当脱硝装置进口烟气中NOx的含量不大于500mg/Nm3时，在催化剂寿命期内脱硝效率不低于50%，脱硝装置出口烟气中的NOx含量不大于250mg/Nm3。在2014年4月份、5月份更换第一层催化剂，去掉第二层催化剂，确保当脱硝装置进口烟气中NOx的含量不大于500mg/Nm3时，在催化剂寿命期内脱硝效率不低于80%，脱硝装置出口烟气中的NOx含量不大于 100mg/Nm3。上海锅炉厂制造生产的SG1025/17.5－M734型亚临临界自然循环汽包炉，型式为单炉膛、一次中间再热、平衡通风固态排渣型。锅炉最大连续蒸发量:1025 t/h;锅炉保证效率(BMCR):93.27%;燃烧器型式、布置方式:锅炉采用摆动式燃烧器切圆燃烧方式;空气预热器型式:三分仓回转空预器。

二、造成硫酸氢氨逃逸的主要原因及危害

(一)氨逃逸超标的主要原因。一是脱硝烟气流场不均匀，造成局部喷氨量过大引起逃逸;二是脱硝喷嘴存在堵塞现象，也引起局部喷氨量过大引起逃逸;三是对氨逃逸率监视手段有限;四是空预器堵塞后，烟气量减少、排烟温度降低扩大了硫酸氢氨的沉积区域;五是机组一直低负荷运行排烟温度偏低，也扩大了硫酸氢氨的沉积区域;六是机组负荷波动频繁，NOX生成随负荷变化而变化，喷氨调节存在一定的滞后性，造成过喷现象;七是运行调整、监控手段还不完善，需要进一步总结经验。

(二)空预器堵塞后的危害。一是由于两台空预器阻力不同，造成低负荷、低烟气量时引风机发生抢风现象，造成炉膛负压大幅波动，危机机组安全运行;二是由于空预器的堵塞不均匀，引起一、二次风压和炉膛负压周期性波动;三是空预器阻力增大后风烟系统电耗增大;四是空预器堵塞后阻力增大，局部烟气流速变快，空预器蓄热元件磨损加剧，严重时会造成蓄热元件损坏;五是空预器堵塞造成烟气系统阻力增大，引风机出力无法满足机组满负荷运行，造成机组限出力;六是最终很可能由于空预器堵塞机组被迫停运检修。

三、空预器堵塞的治理对策

(一)对于氨逃逸率超标生成硫酸氢氨堵塞空预器的常规处理方法。一是在线高压水冲洗，冲洗压力一般在20～30Mpa，冲洗周期一般在20天以上，费用一般在几十万，有一定效果但不能彻底恢复;二是增加空预器蒸汽的压力和频次，只能起到缓解作用，同时降低了空预器蓄热元件的寿命;三是机组停运处理，受电网制约，总体费用更高。

(二)华润电力(唐山曹妃甸)有限公司在实施环保新标准后，#2机组运行1个多月发生2A空预器堵塞，满负荷2A侧空预器烟气侧差压达3kpa左右，严重影响了机组的安全经济运行。在此情况下依据硫酸氢氨的物理特性并结合以前停运空预器的经验，提出通过将空预器升温的方式治理堵塞。经过分析认为:一是硫酸氢氨的气化温度为150℃ ～230℃，对空预器升温后硫酸氢氨从固态变成气态，堵塞减轻;二是空预器蓄热片为普通碳钢变形温度为420℃，表面喷涂陶瓷的冷端蓄热元件爆瓷温度在300℃以上，因此升温对蓄热片无影响;三是空预器升温后整体膨胀变形，控制好升温速率将不会发生动静摩擦。此后又查阅了大量的相关资料，最终得出结论:此方法是可行的。

(三)空预器升温试验前组织编写了《2A空预器升温方案》和《2A空预器升温期间的危险点预控措施》，经公司审批后于10月27日19:00时开始对2A空预器升温。

机组带50%负荷，缓慢降低2A侧送风机出力，增大2B侧送风机出力，控制2A侧排烟温升在0.5℃每分钟，当2A送风机出力减至最低后停运该风机。2A空预器排烟温度达175℃左右时其阻力开始降低，最终排烟温度升高到216℃，考虑到空预器冷端漏风的影响，空预器冷端蓄热片的底部应该达到了230℃，在此温度下硫酸氢氨基本全部气化，空预器阻力基本恢复到机组刚启动时的状况。表1是升温前后的参数对比。

表1 10月25、30日2A空预器堵塞参数对比

图1

(四)空预器升温过程中的注意事项。一是控制好升温速率，防止由于膨胀不均造成卡涩;二是投入空预器冷端吹灰联系运行;三是由于送风联络门在空预器升温过程中为关闭状态，当2A送风机停运后，如其出口挡板不严发生倒风时倒回来的为热风，可能造成停运的送风机轴承温度升高，应加强监视;四是如需全部或部分关闭升温侧空预器入口烟气挡板时，由于烟道阻力发生变化，此时要防止引风机发生抢风;五是虽然2A侧空预器后排烟温度为216℃，但2B侧温度较低，整体不会造成吸收塔入口烟温升高过多，当时2A空预器升温过程中吸收塔入口烟温最高为130℃。

四、结语

可见采用对空预器升温的方法治理硫酸氢氨造成的空预器蓄热元件堵塞是有效的，同时此方法较之前常用的在线高压水冲洗等手段，具有耗时短、费用低、效果显著等优势;同时在风险预控到位、操作控制得当的情况下，对设备及机组安全运行无任何影响，因此具有较大的推广价值。

［1］马双忱，金鑫，孙云雪，崔基伟.SCR烟气脱硝过程硫酸氢铵的生成机理与控制［J］.热力发电，2013，39:12 ～17

［2］卢作基，实施SCR后对空预器的改造及其影响［J］.热机技术，2005:40～42