超低排放燃煤电厂引风机叶片硫酸盐沉积分析

北极星环保网讯:大型燃煤火电厂污染物排放是造成我国多地区雾霾频发的原因之一。目前我国已经实施了全世界最为严格的燃煤机组排放标准，重点地区各省市燃煤火电机组要达到同燃气机组相同的烟气污染物排放水平(即烟尘<5mg/m3，SO2<35mg/m3，NOx<50mg/m3)。在超低排放的大趋势下，煤电企业纷纷积极开展燃煤电厂污染物“近零排放”改造的工程实践，同时也衍生了一批新型的脱除与控制技术。

实现氮氧化物超低排放普遍采用炉内低氮燃烧技术和烟气脱硝技术相结合的方法。选择性催化还原法(ivecatalyticreduction，即SCR)作为目前最成熟的脱硝技术之一，已广泛应用于我国大多数燃煤机组。

现有SCR脱硝技术主要是维持配置2层且预留1层的布置方式。我国燃煤电厂SCR主要采用高活性矾钛基催化剂，为了实现更高效的烟气脱硝效率，大多数超低排放改造方案均采用启用备用层催化脱硝的方法。

在火电厂超低排放运行工况下，催化剂用量的增加必然会提高烟气中三氧化硫的转化率，而且氮氧化物超低浓度排放目标严格执行下SCR出口氨逃逸浓度增加的风险也较高，这两个因素可能都会频繁增加尾部其他设备的运行问题。此外，火电厂为了提高静电除尘器的除尘效率，均在静电除尘器进口安装了低温烟气换热器。

该技术拥有提高除尘效率、降低煤耗以及降低后续脱硫系统耗水等优点，但烟气温度大幅降低至酸露点以下所带来的问题还未有报道，有待未来进一步研究。总之，我国燃煤火电厂实施超低排放的年限较短，其可能存在的问题还未及时显现，因此需持续关注超低排放改造工作，其对机组安全、稳定、经济运行具有重要意义。

本文以某超低排放燃煤电厂引风机叶片表面的厚达10mm的结垢样品为研究对象，详细分析了结垢灰样的元素、矿物构成与微观形貌表征以及形成原因。

研究概述

目前大部分电厂都采用高活性钒钛催化剂的SCR及低低温电除尘技术来实现超低排放，但超低排放又会带来新的问题。安装低温省煤器后，过低的烟气温度还会引起引风机叶片硫酸盐沉积，严重影响引风机出力和锅炉带负荷。

本文以某超低排放燃煤电厂引风机叶片表面的厚达10mm的结垢样品为研究对象，详细分析了结垢灰样的元素、矿物构成与微观形貌表征。化验结果表明，其灰样主要由硫酸钙、二水合硫酸钙、铵明矾即十二水硫酸铝铵、硫酸铵和二氧化硅等结晶矿物质组成。

灰样中氮、氢和硫元素含量高达22%，样品灼烧质量损失可达到60%以上。含硅铝元素球形颗粒完全被絮状硫酸盐裹覆。分析表明：SCR系统出口较高氨逃逸浓度与低温省煤器后烟温过低是造成引风机叶片表面硫酸盐沉积的主要原因。建议针对不同燃用煤种，低温省煤器的出口温度设计还需要进一步研究确定。

研究内容

(1)以某台超低排放燃煤电厂的引风机叶片表面结垢样品为研究对象，对其进行了取样测试分析。采用缓慢灰化法对采集样品进行灼烧处理。

2)采用X射线荧光光谱、元素分析仪、X射线衍射仪和电子扫描电镜分别对积灰灰样的元素成分、矿物组分、形貌进行分析。

3)基于分析结果，详细讨论了结垢灰样中元素富集的特点以及矿物组分的形成原因。结合电厂所采用的污染物超低排放升级改造方法，深入分析了风机叶片积灰结垢的原因。

研究结论

本文通过对燃煤电厂风机叶片上结垢灰样进行了元素、结晶矿物与形貌表征，详细讨论沉积灰样的形成过程，以及结合火电厂超低排放改造技术方案，深入分析了引风机叶片的积灰原因，得到以下结论与建议：

1)风机叶片上结垢灰样主要由硫酸铵、十二水硫酸铝铵、硫酸钙、二水合硫酸钙以及含硅铝元素的矿物质构成，含硅铝颗粒主要被絮状硫酸盐包裹；

2)燃煤锅炉超低排放运行过程中，SCR脱硝系统氨逃逸水平与低温省煤器烟气降温幅度过大是造成风机叶片硫酸盐富集和颗粒团聚积灰结垢的主要原因；

3)低温省煤器出口烟气温度的合理设计值仍需根据燃用煤种、SCR氨逃逸水平、烟气湿度等因素，进一步通过实验研究与现场实践运行获得。

作者团队简介

第一作者：王毅斌（1990—），男，博士研究生，主要研究方向为固体燃料燃烧过程中受热面结焦、积灰研究。

通讯作者：谭厚章（1965—），男，博士，教授，研究方向为从事火电厂煤高效燃烧及关键辅机节能降耗设计以及燃烧尾气多污染脱除与控制等方面研究。

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