SNCR脱硝技术的应用及问题预防

4.山东新龙集团有限公司锅炉应用SNCR后运行中出现的问题及预防

4.1腐蚀机理的探讨

在SNCR喷射系统中，喷枪设计采用的是高压泵输送尿素溶液和稀释水，用压缩空气作为雾化介质。喷头采用螺纹连接，在运行过程中，发现喷枪压缩空气堵塞，喷枪不雾化并且喷射距离较远，冲刷腐蚀水冷壁，三号炉SNCR投运后，发现厂家给配备的喷枪较短，喷出的尿素溶液正好喷到水冷壁上腐蚀水冷壁。

由于在SNCR投运前，锅炉水冷壁没有发生过类似状态的腐蚀，所以推断喷孔周围水冷壁管的腐蚀跟滴落的尿素溶液有关。根据尿素行业的经验，尿素溶液在一定条件下具有较强的腐蚀性。SNCR喷孔周围的炉灰、烟气、空气以及水蒸汽、渗漏的水滴等与尿素作用,产生了一系列化学反应。

按照腐蚀过程的机理,可以把这种腐蚀分成两类:化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是没有电流产生的腐蚀过程;电化学腐蚀是有电流产生的腐蚀过程。但是,有时很难区分,从SNCR水冷壁的腐蚀情况来看，两种腐蚀都存在，但是以电化学腐蚀为主。

腐蚀机理：电化学腐蚀是由于金属与作为导电体的电解质互相作用,引起电流自金属的一部分流向另一部分,而发生金属的破坏。锅炉水冷壁管（20G）与喷枪滴落的尿素溶液相接触(尿素溶液是一种电解质并具有极性),在水的极性分子的吸引下,钢材表面的一部分铁原子,开始移入溶液中而形成带正电荷的铁离子,而钢材上保留多余的电子,并带有负电荷。

如果铁离子不断地进入滴落的尿素溶液中,水冷壁管就会逐渐出现坑洞,造成腐蚀破坏。然而,正常情况下，在一段时间后钢材表面会出现双电层的现象。由于钢材表面带负电荷,钢材上的负电荷吸引尿素液中带正电荷的铁离子,使钢材表面形成双电层。这时可阻碍铁离子进一步溶解腐蚀,有利于防止腐蚀的进一步发生。

但是,由于尿素溶液不断地滴落蒸发（且尿素溶液中溶解了其他可以溶解铁离子的阴离子），不断地从阴极吸引电子,从而使阳极不断有电子向阴极移动,而阳极上的铁离子也就不断移入液滴中,腐蚀不断加剧,产生了去极化现象。

4.2我集团锅炉自投用SNCR脱硝改造以来，锅炉水冷壁频繁出现爆管。多方面验证分析，系尿素溶液雾化不好滴流到锅炉水冷壁或尿素压力高尿素溶液直接喷射到对面水冷壁所致，经资料查询尿素溶液分解产生NH3和烟气中的CO2在高温环境下生成氰酸氨，此物质的生成对金属表面的钝化膜能产生活化腐蚀，使金属机械强度完全丧失，在应力的作用下，金属会突然产生脆性爆破。

那么分析引起尿素喷枪雾化不好的原因主要有：一是喷枪压缩空气（蒸汽）不稳忽高忽低或者堵塞，二是尿素压力不稳或堵塞。前者易造成锅炉水冷壁严重的爆破事故，后者易造成慢性的水冷壁泄漏事故。

4.3针对此问题的存在与改造厂家及时沟通确定改造方案：

一是加长喷枪并将喷枪角度下倾5度防止喷枪雾化不好尿素溶液滴至水冷壁上；

二是喷枪应每天检查雾化情况，对喷枪不雾化、雾化不良的及时疏通或更换，同时喷枪投入时应先开气管再开水管，喷枪退出时先关水管呆一段时间再关气管，保证溶液不漏流；

三是.在喷孔下部水冷壁弯管部位加装不锈钢护板，外部敷耐火所料，防止起停系统时候的漏流与水冷壁管直接接触；

四是严格控制溶液和压缩风的压力，保证雾化良好、射程远与烟气充分混合，达到良好的使用效果，在停炉后要做喷枪雾化试验，以保证喷枪达到良好的雾化效果；

五是根据氨逃逸数据控制合适的尿素用量，不能盲目过量使用，造成受热面腐蚀及尾部烟道的堵塞。

5.总结和建议

SNCR脱硝技术占地面积小、对锅炉改造的工作量少、施工安装周期短、节省投资，较适合于老厂改造。尿素颗粒或尿素溶液在运输和储存的安全性远远高于液氨，以尿素作为还原剂的SNCR技术对于场地受限的电厂的脱硝改造将有一定优势。

由于SNCR脱硝效率较低，SNCR可以协同低NOx燃烧器改造或简易SNCR等其他脱硝方式，在优化投资成本的前提下以期获得满意的脱硝效率。建议在脱硝改造前的项目可行性研究中，应对电厂的工业水源、电源、汽源、气源、除盐水量及其输送能力的备用情况进行详细的调查，从而找到适合本厂的最优SNCR脱硝方案。同时结合SNCR尿素溶液易腐蚀等特性，早日做好防范措施，以免日后造成不必要的损失。

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