火电机组脱硝系统引发的常见堵塞问题及解决方法

3.1.2主要原因分析

通过对锅炉空预器相关的系统检查及堵灰成分的监测，发现低温腐蚀是造成空预器堵塞的主要原因，即当空气预热器蓄热元件温度低于烟气酸露点时，硫酸及其他化合物主要为硫酸氢铵（NH4HSO4）就在蓄热元件壁上凝结堵塞。

1、氨逃逸影响。由于SCR脱硝系统运行中不可避免存在过喷导致未反应NH3逃逸问题，逃逸出的NH3与烟气中的SO3和水蒸气生成硫酸氢铵（NH4HSO4）。硫酸氢铵（NH4HSO4）在不同的温度下分别呈现气态、液态、颗粒状。

烟气经过SCR反应器和空预器热段后，排烟温度降低，140～230℃之间的温区位于空预器常规设计的冷段层上方和中间层下方，由于硫酸氢铵（NH4HSO4）在此温区为液态向固态转变阶段，处于黏性状态，具有极强的吸附性，呈颗粒状附着于金属设备表面，且硬度较高不易脱落，会造成大量灰分在空预器沉降，引起空预器堵塞及阻力上升同时，硫酸氢铵（NH4HSO4）本身对金属有较强的腐蚀性，会造成催化剂金属支撑架和空预器冷段腐蚀。这种现象在张家口发电厂1号炉脱硝直喷改造后尤为明显。

2、煤质影响。由于近年来原煤价格不断攀升，燃煤电厂运营成本不断提高，为降成本增效益很多燃煤电厂不断加大了的褐煤掺烧力度，这样就导致了入炉煤质下降当燃用含硫量较高的燃料时，不仅使得烟气中的SO2及SO3气体含量增加，而且烟气酸露点随之上升，因此烟气中更多的SO3气体与水蒸汽能结合成的硫酸蒸汽凝结在空预器蓄热元件。煤质下降后会产生更多的飞灰，飞灰含量也相应升高。这样硫酸蒸汽更容易与烟气中的飞灰结合导致空预器堵塞。

3.1.3应对措施

综上分析造成空预器堵塞的最主要原因为氨逃逸率高，形成大量硫酸氢铵（NH4HSO4）。

1、优化脱硝系统的设计及运行，严控氨逃逸率。SCR装置在设计阶段要通过冷态流动模型试验并结合三维两相流动数值模拟计算，对烟道的流场进行优化设计，保证流场的均匀；

每年定期进行反应器出口氮氧化物NOx浓度场的测量检验，检查出口NOx不均匀度的情况，并进行必要的喷尿素优化调整，以改善催化剂入口NOx和NH3的摩尔比；

根据SCR反应器内氨氮摩尔比分布测试的情况，对喷氨格栅系统进行必要的改进，增大调节的范围和灵活性，保证无论何种情况下都可以保持氨氮摩尔比的均匀性[3]。

脱硝日常运行中，保证氨逃逸在线测量的准确性，提醒运行人员监视氨逃逸的重要性及高氨逃逸率的危害性，在保证出口NOx满足排放标准的基础上降低尿素喷入量，切勿盲目大幅降低出口NOx从而大量喷入尿素（氨），避免过喷现象。根据排烟温度情况及时投运暖风器。

在运行过程中，可根据送风机入口温度及时投入暖风器运行，并根据尾部烟道排烟温度及时调整，使其保持合适的开度，以确保空气预热器冷端综合温度在规定范围内。检修部门要利用机组停备和检修机会及时对暖风器进行检查和漏点的补焊处理，保证暖风器的投入率和运行的可靠性。

2、加强空气预热器的吹灰和水冲洗工作。吹灰前将吹灰蒸汽疏水彻底排净，吹灰蒸汽应保持足够的过热度，避免湿蒸汽经吹灰器进入空气预热器从而加剧堵灰。脱硝投运后，根据运行状况提高空预器吹灰母管压力，修订完善新的运维规程。具备条件时进行在线水冲洗[4]。

经调研，天津盘山电厂为应对堵灰问题，2013年6月，率先实施了空预器在线水冲洗，冲洗后压差由2.7kPa降至1.5kPa，且未对锅炉运行产生影响。大唐国际托克托发电公司也陆续实现空预器在线水冲洗，取得较好的效果。

3.2、尿素热解系统出现的结晶堵塞问题

3.2.1问题的发生

以上两家典型企业均采用尿素热解法，指通过快速加热使雾化后的尿素溶液分解而获得NH3的技术。热解法在合适的条件内，反应完全，不易产生中间聚合物堵塞管道，喷入烟道的氨气混合物温度约为300度，对SCR入口烟气温度的影响很小。尿素热解的反应方程式为：

CO(NH2)2+H2O=2NH3+CO2(1)

大致工艺流程如下：配制好的尿素溶液，通过尿素溶液混合泵输送到尿素溶液储罐，尿素溶液经由尿素溶液循环泵、计量与分配装置（MDM）、雾化喷嘴等进入热解炉，取热一次风作为稀释空气，经加热后也进入热解炉。加热方式采用电加热器加热。热解炉的温度要维持在合适的温度一般为(300度—650度)，以保证雾化后的尿素液滴能在绝热分解室内完全分解，分解产物(NH3和CO2)经由氨喷射系统进入脱硝烟道。

然而在实际运行中，结晶却成了几乎每一套热解装置都会遇到的问题，只是结晶的程度不同。如尿素热解装置出现的严重结晶，大量的结晶附着在热解炉内壁，严重的影响了整个热解系统的正常运转，一方面热空气在热解炉内无法均匀流动，阻碍了温度的均匀分布，使热解炉无法达到满足尿素分解所需的温度条件;

另一方面大量的结晶占用了热解炉内的空间，使尿素溶液在完全分解之前就沾附到结晶物上，形成新的结晶层，无法继续分解。进一步造成喷氨格栅入口母管的堵塞（图2），使得NH3不能进入到反应器，脱硝效率下降，为了满足环保排放要求运行人员继续增大尿素溶液的喷入量。

恶性循环之下，整个热解炉、喷氨格栅都可能会完全堵塞，从而无法继续运行只能停机处理。然而停机处理的过程又很费时费力，结晶硬度大，热解炉内作业面狭窄，机械工具难以施展，人工清除至少需要15天作业，给企业带来巨大的电量损失。

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