大唐鲁北发电厂空预器堵塞原因分析及对策

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 大唐鲁北发电厂空预器堵塞原因分 析及对策 【摘 要】大唐鲁北发电厂 2 台 330MW 机组采用 SCR 脱硝装置、三分 仓回转式空气预热器。在运行过程中， 空预器出现较严重的堵塞现象，引起风 烟系统多种缺陷，严重时影响机组出力。 本文分析了空预器堵塞的原因，并结合 原因分析给出了解决方案。由于 SCR 脱硝系统在国内广泛应用，本文对同类 型的问题有一定参考价值。 中国论文网 /8/view-12933801.htm 【关键词】燃煤机组；空预器； SCR 脱硝；堵塞 Cause Analysis and Countermeasures of Air Preheater -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 Blockage in Datang Lubei Power Plant ZHOU Yue-xu （Datang Shandong Power Maintenance Operation Co.， Ltd.， Qingdao 266500， Shandong Province， China） 【Abstract】Datang Lubei Power Generation Co. Ltd has2330MW units with SCR denitration device， three sectional regenerative air-preheater. During the operating process， the air pre-heater appeas serious plugging phenomena， which causing various defects of flue gas system and seriously affecting the units output. This paper analyzes the reasons of air preheater clogging， and gives the solution based on the analysis of the reason. Because the SCR denitrification system is widely used in China， this paper has a certain reference value to the same type of -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 problems. 【Key words】 Coal fired unit；Air-preheater；SCR denitration；Plugging phenomena 1 题简述 大唐鲁北发电厂配备两台 330MW 燃煤热电联产机组。两台机组 后期配套 SCR 烟气脱硝装置，采用液 氨作为还原剂，SCR 反应器内按 2+1 方 案预留一层催化剂空间，脱硝效率按照 80%设计， NOx 排放浓度不大于 80mg/m3。空预器采用三分仓回转式空 气预热器，结构如下图： 自 2015 年年初开始，鲁北发电 厂 2 台机组 4 台空预器开始出现不同程 度的堵塞现象。具体表现为：空预器压 差变大；空预器电机电流变大；引风机 电机电流变大；严重时影响机组出力。 下图 2 是 2016 年某月份鲁北电 厂 1 号机组引风系统实时数据，可以看 到 2 台空预器的压差在 2KPa 左右，电 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 流在 12A 左右，引风机电流在 200A 左 右，这些参数均远远超过设备正常运行 值。 2016 年 3 月，利用 2 号机组临停 检修机会，检修人员打开 2A、2B 空预 器人孔门检查，发现空预器内部积灰严 重。清灰时，除了大量干灰外，还有部 分质地坚硬的物体附着在空预器冷端蓄 热元件上，这种物体非常难清理。后经 化学分析，该物质为硫酸氢氨。 2 原因分析 2.1 硫酸氢氨的形成过程 按照国家火电厂大气污染物排 放标准的相关规定，氮氧化合物 （NOx）的排放上限为 100J/m3。鲁 北发电厂同全国大部分电厂一样，选用 SCR 脱硝法对烟气进行脱硝处理。SCR 脱硝法即选择性脱硝法，是利用还原剂 （NH3）在金属催化剂（载体为 TiO2，主要有效成分为 V2O5）作用下， 选择性地与烟气中的 NOx 反应生成氮 气（N2）和水（H2O） 。其主要的化学 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 反应方程式1为： 4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O（1） 4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O（2） 燃煤电厂以含硫的煤作为燃烧物， 锅炉燃烧产生的烟气中含有 SO2 和 SO3，另外，SCR 脱硝法中的催化剂有 效成分 V2O5 在一定条件下跟 SO2 反应， 生成 SO3，化学反应方程式如下： V2O5+SO2=V2O4+SO3（3） SCR 脱硝过程中，还原剂 NH3 不可能完全与 NOx 反应，不可避免会 有一部分逃逸掉，即发生“氨逃逸” 现象。 逃逸的 NH3 与方程式（3）中的 SO3、 烟气中的 H2O 反应，生成 NH4HSO4 及（NH4）2SO4。 NH3+SO3+H2O=NH4HSO4（4） 2NH3+SO3+H2O=（NH4） 2SO4（5） 2.2 硫酸氢铵的物理性质 硫酸氢氨固态时为白色结晶，通 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 常状况下其熔点为 147，沸点为 350，在液态时有较强的吸湿性，易 使烟灰附着，且温度越低吸附能力越强 2。而（5）式中的硫酸氨正常状态下 为干灰，且不具有吸附性。 结合鲁北发电厂实际情况，在脱 硝装置中硫酸氢氨逐渐形成，由于机组 运行时脱硝装置烟气温度较高，硫酸氢 氨此处为气态。随后烟气进入空预器， 空预器冷端温度在 150-230之间，烟 气中在脱硝及空预器中形成的硫酸氢铵 在该温度下由液态变为固态，吸附在冷 端元件上。由于其在该温度时，硫酸氢 氨为液态或由液态像固态转化，有较强 的吸附能力，会吸附大量干灰。最终， 凝结为固态的硫酸氢氨以及吸附的干灰 导致空预器冷端积灰严重。 2.3 影响硫酸氢铵形成量的因素 分析 2.3.1 NH3、H2O 与 SO3 的浓度。 通过方程式及影响化学反应的因素分析 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 可知，一定条件下 NH3、H2O 与 SO3 的浓度越高，生成的硫酸氢铵量越多。 而 NH3 与 SO3 的浓度影响因素如下3： aO 定的 NH3/NOx 摩尔比。 根据式（1） 、 （2）可以得到 NH3/NOx 摩尔比的理想数值，然而实际生产中为 了严格控制氮氧化合物的排放量，往往 多投放还原剂，使得 NH3/NOx 摩尔比 超过正常值。该数值往往在实际生产中 先行被设定，运行过程中不易更改。 bNH3 的投放效率，也就是 SCR 脱硝反应器中 NH3 与 NOx 混合的程度， 混合程度越高，反应越充分。反之，则 需要提高 NH3 的浓度来保证还原反应 进行。 C 催化剂的因素。催化剂的投放 方式、是否及时更新等会影响选择性还 原进行的程度，从而影响 NH3 的含量。 d 根据方程式（3） ，SCR 脱硝中 金属催化剂的因素对 SO3 的浓度有一定 影响。此外，电厂选择的煤种中硫的含 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 量以及锅炉燃烧时情况（配风情况）均 能影响 SO3 的形成。锅炉燃烧过程中应 合理配风。 2.3.2 NH3 与 SO3 浓度的乘积。 影响情况如下图4： 由表中可以得出结论：同等温度 下，NH3 与 SO3 的浓度乘积越高，硫 酸氢氨越易形成，且越易成为固态。 2.3.3 烟气温度。当温度低于硫 酸氢铵的凝结点时，硫酸氢铵由气态变 为液体，黏附在设备上吸附干灰。温度 进一步降低，硫酸氢铵由液态变为固态， 吸附在设备上造成堵塞，且极难清除。 2.3.4 NH3 与 SO3 摩尔比。NH3 与 SO3 摩尔比与硫酸氢铵形成的关系如 下：当 NH3/SO3 摩尔比大于 2 时，主 要形成硫酸氨；当 NH3/SO3 摩尔比小 于 1 时，主要形成硫酸氢铵。根据前面 的分析及方程式（4）可知，应控制 NH3/SO3 摩尔比不小于 1，否则会生产 对空预器影响较大的硫酸氢铵。 3 解决方案 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 鲁北电厂采用在线水冲洗的方案 解决空预器堵塞问题。但效果并不明显。 由于硫酸氢铵固态时为结晶体，质地坚 硬且牢牢的吸附在元件上，水冲洗并不 能从根本上解决问题，且投资较高。只 能冲掉表面的积灰。由图中也可以看出， 空预器压差、引风机电流等参数均较高。 实际生产中也可采用停机处理空 预器堵塞的方法。在用一般方法清除掉 表面的机会后，采用化学试剂浸泡的方 法，清理掉硫酸氢铵结晶物。但停机往 往需按调度计划，且需要较大的人力物 力。 根据硫酸氢铵形成的原因分析， 可以采用以下方案降低硫酸氢铵的形成。 （1）加强对脱硝装置的管控， 降低氨逃逸量。在脱硝装置入口、出口 加装检测装置，加强对氨逃逸的监控， 以便及时采取措施。优化脱硝流场运行， 使烟气、还原剂、催化剂能高效接触， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 提高反应的效率，降低 NH3 损失。优 化催化剂排列方式、摆放形状，及时更 换催化剂，提高反应效率。控制摩尔比， 设置定值时根据脱硝装置运行情况合理 确定，完成脱硝指标的同时使摩尔比尽 量等于 1。 （2）优化运行，控制烟气温度。 锅炉在低效率运行时，烟气温度降低， 这样会扩大硫酸氢氨的沉积面积。另一 方面，脱硝装置在运行时，还原反应及 催化剂的作用均对温度有一定要求，一 般情况下，脱硝装置的合理运行温度按 照锅炉高效率运行时的烟气温度设定。 因此合理的控制锅炉稳定运行，避免锅 炉在高低效率区间来回摆动，在低效率 区间过长时间停留，对降低氨逃逸量， 优化催化剂的使用，消除硫酸氢氨的生 成具有积极意义。 （3）控制 SO3 的生成量。选用 含硫低的煤种，锅炉运行中合理配风， 合理使用催化剂 V2O5。 （4）此外，根据硫酸氢氨的物 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 力性质，可通过提升积灰较严重处的温 度的方法，使硫酸氢氨由固、液态转为 气态，随烟气排出。国内已有电厂通过 此方法治理空预器堵塞情况，效果较为 理想。具体的方法有：加装旁路烟道、 省煤器改造、回热抽汽补充给水加热、 通过运行操作对空预器升温等。其中， 对空预器升温方法，主要通过稳定负荷