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5.对预热器腐蚀的影响
目前SCR系统所用催化介质最常见的是氧化钛和氧化钒,能使脱硝效率大大提高,但是,部分SO2也同时受其催化转变成SO3,国外纪录到的在SCR催化剂使用寿命内的平均数据是约增加了2-3%的转化率。对原先常规预热器设计时,对一些低硫煤(折算硫分在1.5%以下),冷端传热元件设计仅考虑采用普通耐腐蚀材料(通常是Corten钢),转化率增加后,将会缩短预热器冷段换热元件使用寿命。
对130℃左右排烟温度的设计,常规预热器冷端腐蚀区仅在冷端100-200mm范围内,在增加了SO3转化率后,硫酸露点通常上升5-10℃,预热器冷端受硫酸腐蚀区将上升到250-450mm,原先普通预热器设定的冷段300mm高度就显得不够了。因此,预热器转子的一些冷端构件和密封构件(在硫酸腐蚀区工作),必须使用如考登钢、NS1之类的材料,传热元件本身,应尽量使用搪瓷表面。
硫酸氢铵本身的腐蚀性较硫酸为弱。从国外的使用情况来看,腐蚀也表现为电化学反应,由于其较牢固的粘在元件表面,表现为点状腐蚀,分布在从预热器冷端向上600mm-900mm的范围内(随预热器工作温度情况而变化)。
6.SCR催化剂不同投运阶段对预热器影响分析
SCR催化剂目前各供应商的保证寿命一般为3年左右,但是在SCR投用的开始阶段,由于催化介质活性好,氨气逃逸率可以控制得较低(<2ppm)在良好的完成脱硝任务的同时,对提高SO2转化率的负面影响也较大(最高纪录值是7.7%)。此时预热器运行面临的主要任务是控制冷端硫酸腐蚀。
在催化剂使用15,000-20,000小时后,活性通常降低三分之一左右,此时如追求高的NOx控制水平,只有增加氨气注入量,从而带来较高的氨气逃逸水平,通常能到5ppm以上,从而生成大量的硫酸氢铵。
通常采用预留催化剂将来层的做法控制氨气逃逸率。在SCR初投用阶段,投用2层催化剂(也有用3层的),到使用两年后,增加一层新催化剂(共3层或4层同时工作),到使用3年后,更换已到工作寿命的催化剂。这样能始终将氨气逃逸率水平控制在3ppm以下。
而对SNCR,由于反应效率过低(不到50%),在整个脱硝过程中氨气逃逸率都很高(达50-200ppm以上),对预热器堵灰影响极大,故锅炉系统应尽量避免使用SNCR脱硝方式。
7.投用SCR以后对预热器运行维护的影响
由序6的分析可以得出,随着脱销设备运行的时间越来越长,氨气的逃逸率会越来越大,势必会引起硫酸氢氨的凝结加重,除了在元件选择上采用高冷端的镀搪瓷传热元件,加强吹灰也是保持预热器正常运行的一个必要手段,一种错误的想法是通过提高吹灰压力和吹灰频次来解决积灰问题。由于过高吹灰蒸汽压力(2Mpa以上)可能使元件开裂,撕裂后的元件弯曲变形,碎片堵塞通道,使得后继的吹灰效果完全丧失,这种方法是完全不可取的。
目前普遍采用的清洗方式是使用双介质(蒸汽和高压水)吹灰器(半伸缩或全伸缩),通常冷端和热端各布置一台。正常使用时,用蒸汽吹灰,清除位于传热元件上下端面的积灰。在预热器阻力上升50-60%时,用高压水冲洗。
高压水冲洗在预热器单台隔离状态下可以使用,但仅限于冷端,热端高压水冲洗仅用于在热段层内出现水泥样堵灰物时使用,热态使用水冲洗,不论是高压还是低压水,都会对转子产生很大的温度应力,甚至使转子出现严重不可恢复变形,必须慎重进行。
高压水冲洗的喷嘴是精心选择的。一般使用小口径(1.5mm左右,水压10-20Mpa),数个喷嘴集中布置以提高清洗效果。但一次冲洗耗时较长,完全伸缩式需20小时左右(60万机组),半伸缩型时间可以减半(单位时间水量加倍)。
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