600MW机组脱硝改造后空预器堵塞原因及解决措施

陈博

摘 要：近年来，随着社会经济的发展，环保问题越来越受到社会各界的关注。作为用煤大户——火电厂，更是承受着越来越大的环保压力。随着火电厂超净排放概念的提出，各个电厂纷纷开展了环保改造。但是在环保改造之后，随之带来了一系列意想不到的问题，例如许多电厂进行了脱硝改造之后空预器出现了堵塞现象，不但影响机组的经济性，機组负荷带不到额定出力，同时还会造成吸风机运行工况差，甚至严重威胁机组的安全运行，因此如何尽量减少脱硝改造后给机组造成的影响值得探讨。

关键词：600MW机组；脱硝改造；SCR；空预器堵塞

中图分类号：X511 文献标识码：A

0.前言

我公司600MW机组锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的HG-1900/25.4-YM4型一次中间再热、超临界压力变压运行带内置式再循环泵启动系统的本生（Benson）直流锅炉。空气预热器为三分仓回转再生式空预器。烟气脱硝采用选择性催化还原法（SCR）脱硝工艺，烟气从锅炉省煤器后烟道引出，通过SCR反应器进行脱硝反应后，再送回空气预热器前烟道。脱硝还原剂采用液氨。该机组脱硝自从2014年5月份投产以来，为了控制氮氧化物排放合格，日常运行中控制喷氨量较大，氨逃逸率较高，导致生成副产物NH4HSO4，引起空预器局部堵塞现象。空预器堵塞后引起了烟气系统阻力增大，炉膛负压随阻力变化大幅波动，厂用电率上升；堵塞严重时，空预器漏风量明显增大，两侧排烟温度偏差明显增大，锅炉排烟损失增加，同时送引风机电流大幅波动，甚至出现过风机失速等问题，严重影响了机组的安全运行。

1.空预器堵塞原因分析

该机组现在采用的是选择性催化还原法（SCR）脱硝工艺，具体反应原理如下：

NO+ NO2+2NH3→2N2+3H2O

4NO2+4NH3+O2→4N2+6H2O

2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

具体流程如图1所示。

在日常运行过程中为了降低NOx排放，往往采取加大喷氨量的方法，造成氨逃逸率较高。煤中一般都含有一定含量的硫份，会与锅炉中的氧气反应生成SO3，在一定条件下SO3会与逃逸的氨反应生成NH4HSO4，具体反应原理如下：

NH3 +SO3 +H2O→NH4HSO4

而NH4HSO4是一种类似于“鼻涕”的物质，它会吸附灰尘粘接到空预器上，久而久之会造成空预器堵塞。空预器堵塞后引起了炉膛负压大幅波动，烟气系统阻力增大，厂用电率上升，后期堵塞严重时，空预器漏风量明显增大，两侧排烟温度偏差明显增大，锅炉排烟损失增加，同时送引风机电流大幅波动，甚至出现过风机失速等问题，严重威胁了机组的安全运行。

2.应对措施

由以上可以看出造成空预器堵塞的主要原因是由于NH4HSO4的黏性造成的，因此如果能尽量减少NH4HSO4的生成，空预器的堵塞现象将大幅改善，个人认为应从以下几个方面采取措施：

2.1 提高脱硝效率

由于NH4HSO4的生成大部分是由逃逸的NH3引起的，如果能提高脱硝效率，降低氨逃逸率，就能有效减少NH4HSO4生成，因此可采用以下措施：

2.1.1进行低氮燃烧器改造

如果能在烟气进入SCR反应区之前就降低烟气中的NOX，这样既能减少脱硝的喷氨量，具有可观的经济性，又能有效的降低氨逃逸率，减少NH4HSO4的生成。该机组在2013年就进行了低氮燃烧器的改造，成功的将SCR反应区前烟气中NOX的含量由将近600mg/m3 降到300mg/m3以下，大大降低了喷氨量，有效降低了喷氨量及氨逃逸率。

2.1.2根据煤种选择合适的催化剂提高脱硝效率

脱硝效率的高低与催化剂的选择有着直接关系，而各地区煤质差距较大，因此根据煤质选择合适的催化剂对提高脱硝效率有着至关重要的作用。该机组所在地区的煤质见表1。

按结构催化剂分为板式、波纹式和蜂窝式，我厂两台600MW机组脱硝改造较早，因此在选型时在两台锅炉上分别选择了蜂窝式和板式催化剂两种进行对比观察，后经半年运行时间观察，发现相对于我厂煤种蜂窝式效率明显比板式的要的多，且系统阻力增大程度完全在可接受范围内。

2.1.3 提高催化剂的活性

一般脱硝催化剂主要以TiO2为载体，以V2O5作为主要的活性成分，催化剂一般在烟温309℃～420℃运行效率最高，低于低限温度或高于高限温度运行，催化剂就都会失活。一般机组负荷低于60%额定负荷后烟温普遍低于309℃，因此在机组负荷低于60%额定负荷催化剂活性降低后为了控制出口 NOx合格往往通过增加喷氨量来实现，这样一来大大的增加了氨逃逸率，加剧了空预器堵塞情况。该锅炉从高温再热器后引入一路高温烟气旁路到脱硝入口，保持入口烟温在309℃～420℃，催化剂高效率运行，达到减少氨逃逸率的目的。

2.2 控制入炉硫份

从上述反应机理上来看，煤中硫份的存在也是NH4HSO4生成的主要原因，尽量使用低硫煤，根据负荷不同，科学调配入炉煤种，这样既能减少NH4HSO4的生成，避免空预器堵塞，又能有效的减轻脱硫环保排放的压力。

2.3 提高空预器冷段温度对NH4HSO4热熔

另外根据NH4HSO4的物化特性，当温度超过150℃后会进行分解。日常运行中可采取分阶段调整单侧风机出力提高空预器排烟温度对NH4HSO4进行热熔，经过现场实践该方法对于解决空预器堵塞效果还是比较明显的，但是提高排烟温度的同时要考虑到对空预器、除尘器以及脱硫设备等影响，另外大幅度提高单侧风机出力还应防止另一侧风机进入失速区导致风机失速或喘振引起不安全事件发生，应在早期进行。

2.4 对空预器蓄热元件进行改造

空预器冷端蓄热元件涂搪瓷及波纹板波形改造，有效降低空预器运行中粘接程度和降低烟气差压。

结论

我公司两台600MW机组在进行脱硝改造后不同程度地出现了空预器堵塞的现象，最严重时因空预器堵塞引风机入口负压高导致机组负荷最高仅能维持70%额定负荷，后经采取燃烧器改造、烟气旁路改造、空预器冷端材质更换等手段使得空预器堵塞情况明显好转，当然本文讨论的只是在空预器出现堵塞的缓解手段，距离根本解决因脱硝改造后造成的空预器阻力大还需以后进一步研究探索。

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