火力发电厂SCR烟气脱硝装置运行中热解炉结晶的探讨研究

火力发电厂SCR烟气脱硝装置运行调整优化探讨,【摘要】我国火力发电厂为了减少对污染物NOX对环境影响，提供清洁能源，建设绿色环保电厂，目前某厂四台机组已全部投资建设烟气脱硝装置，某厂四台机组采用SCR烟气脱硝装置以降低锅炉烟气中NOX值排放，由于安装脱硝系统的时间不长，近一年来刚刚逐步投运，运行调整工作中还存在有一定的危险性，脱硝运行中调整优化工作需要进行不断总结和积累经验，调整优化工作是为了使脱硝系统安全稳定正常的运行，需要我们对脱硝系统的运行中调整优化步骤和要点有深入的了解。【关键词】燃煤电厂、SCR烟气脱硝、运行调整优化、要点,论文概况：,【概述】某厂SCR烟气脱硝技术是一种以尿素作为还原剂将烟气中的NOX分解成无害的N2和H2O的干法脱硝方法。,优点：反应温度较低；效率高，可达85%以上；工艺设备紧凑，运行可靠；还原产物为N2，无二次污染，SCR反应器位于锅炉省煤器与空气预热器之间，烟气温度在320430，满足催化剂反应要求。缺点：催化剂易中毒；高分散性粉尘可覆盖催化剂表面，使其活性降低；未反应的NH3和烟气中的SO2作用，生成易腐蚀和堵塞的(NH4)2SO4、(NH4)2SO3，同时降低NH3的利用率；投资和运行费用较高，含尘量高，对催化剂防磨损、堵塞及钝化性能要求更高。虽然SO3的生成量有限，但其所产生的影响不可低估。在我国，随同烟气逃逸出反应器的未参于反应的NH3，被限制在3ppmv(2.27mgNm3)。在对含硫烟气净化时，催化剂的温度必须选在上限范围，即320420。目前脱硝装置运行调整优化工作面临的问题：1、氨逃逸大造成锅炉烟气侧尾部空预器堵塞；2、电加热器调整变化范围较大耗电率高，电加热器内部壁温超温严重；3、运行人员操作时经验稍有欠缺，对遇到锅炉侧燃烧突发性变化时脱硝系统技术理解预防准备不足；4、热解炉、计量模块结构、控制较为复杂、运行中配比不合理、容易造成热解炉结晶严重；5、电加热器功率与出口NOX值变化率不匹配，电加热器功率小造成热解炉出口温度低，尿素喷枪退出运行。,一、氨逃逸过大的危害：尿素投入过量，氨气输入过量，NH3氧化等副反应速率将增大，如SO2氧化生成SO3，在低温条件下SO3与过量的氨反应生成NH4HSO4，导致空预器堵塞；氨气的过量和逃逸取决于(NH3)/(NOx)、工况条件和催化剂的活性用量(工程设计氨逃逸不大于3ppmv，SO2氧化生成SO3的转化率1)；氨的逃逸率增加，在降低脱硝率的同时，也增加了净化烟气中未转化NH3的排放浓度，进而造成二次污染；硫酸氢铵牢固粘附在空预器蓄热元件的表面上，使蓄热元件发生积灰，减小空预器内流通截面积，从而引起空预器阻力的增加，降低空预器换热元件的效率；硫酸氢氨堵塞催化剂孔，降低催化剂活性；硫酸氢氨与飞灰结合沉积在空气预热器表面；与飞灰混合，改变ESP飞灰品质；亚硫酸对空气预热器和烟道有腐蚀。,采取的优化调整措施：1、提高6%氧下反应器出口NOX排放值，减少未参加反应的NH3含量；2、控制好脱硝系统反应器入口NOX值和入口O2值含量，#热电机组反应器入口NOX值：500mg/Nm3，入口O2值含量：34%，#纯凝机组反应器入口NOX值：600mg/Nm3，入口O2值含量：45%，提高锅炉的燃尽度，降低SO3的转化率；3、合理控制尿素喷枪尿素溶液流量，单只喷枪流量应控制在70120L/h；当SCR反应器入口浓度大于设计值、脱硝效率大于设计值时，应通过调整燃烧、降低机组负荷等方式实现NOx排放达标，严禁大幅增加喷氨量控制出口NOx浓度；4、脱硝系统投入喷氨自动时，应定量分析影响供氨自动调节的因素，依据机组不同负荷时性能试验结果,增加机组不同负荷对应的最大喷氨量限制，当氨逃逸大于3ppm时，限制喷氨量的增加，防止自动调整时氨逃逸量超标。5、确保氨逃逸表计测量的准确性，量程、精度应满足控制要求，存在问题应进行技术改造，必要时采用间接辅助监测手段。,二、尿素溶液、喷氨格栅管道结晶的危害：尿素溶液流通不畅，机组6%氧下出口氮氧化物NOx值排放超标；喷氨格栅结晶，A/B侧氨空混合喷入反应器氨气不均匀，A/B侧6%氧下出口氮氧化物NOx值偏差大，运行调整困难，易造成单侧氨逃逸高，有堵塞空预器风险；结晶严重，必须停机处理。喷氨分支管手动门解体后堵塞的结晶和尿素溶液管道外露结晶，计量模块单只尿素喷枪管路尿素溶液外漏结晶：,采取的优化调整措施：1、提高电加热器入口温度控制，正常控制范围350650，优化后控制范围480620；2、热解炉尿素喷枪溶液流量均匀控制，正常控制范围50L/h150L/h，优化后控制范围70L/h120L/h；（这样控制使尿素溶液气化热解成氨气更充分，更均匀避免有尿素溶液微粒在喷氨格栅分门处囤积结晶）；3、勤检查尿素溶液喷枪喷嘴，使其雾化充分，遇有堵塞现象及时更换；4、尿素溶液管道伴热勤检查，及时投入避免结晶；5、脱硝系统计量模块处及时将电伴热系统投入。,三、电加热器耗电率高，电加热器内部壁温超温严重的危害：电加热器电流长时间满功率运行，内壁温度测点居高不下长时间在保护动作值（850跳电加热器）680840之间徘徊，电加热器加热介质为含有高尘的锅炉侧热一次风，造成电加热器内部积灰严重，运行调整困难，易造成电加热器内部壁温超温严重烧损电加热器。电加热器内壁温度显示及电加热器烧损：,采取的优化调整措施：1、重新制定电加热器内壁温度保护值（770延时60秒跳电加热器），优化后使电加热器内壁温度测点保持在400700之间稳定运行；2、定期执行电加热器内部清灰工作，优化后使电加热器内部管壁温度受热均匀；3、在锅炉运行允许情况下提高热一次风压力运行，优化后使电加热器内部管壁温度冷却均匀，避免超温电加热器保护值动作跳闸；4、热解炉尿素喷枪溶液流量均匀控制，正常控制范围50L/h150L/h，优化后控制范围70L/h120L/h；优化后使电加热器功率时常保持在稳定状态下运行，避免忽高忽低急剧波动现象发生，造成电加热器内部受热不均匀烧损电加热器。,四、脱硝系统SCR区反应器出口NOX值排放两侧偏差大的危害：脱硝系统SCR区反应器出口NOX值较低一侧氨气输入过量，NH3氧化等副反应速率将增大，如SO2氧化生成SO3，在低温条件下SO3与过量的氨反应生成NH4HSO4，导致较低侧空预器堵塞。更改喷氨格栅手动总门为电动调节门后，反应器两侧出口NOX值调整前后对比：采取的优化调整措施：在喷氨格栅手动总门主管路上加装旁路，并在旁路管道上加装电动调节门，使运行人员实时对脱硝系统SCR区反应器出口NOX值排放两侧偏差大，进行有效的偏差调整。,五、运行人员操作时经验稍有欠缺，对遇到锅炉侧燃烧突发性变化时脱硝系统技术理解预防准备不足，氮氧化物出口排放频繁超标：锅炉变工况、加负荷、启停磨过程中，值班人员只注意到机组稳定燃烧，对脱硝系统忽略了监视调整，虽然过后运行人员及时用SOFA风挡板调整干预，但是出口NOX值变化效果不明显，脱硝SIS脱硫后净烟气出口NOX数据倒挂，脱硝系统自动调节功能调节可靠性差，炉内燃烧动力场发生变化，燃烧动态平衡被破坏，对热解炉SCR反应区A/B侧出入口NOX值影响较大，运行人员手动调节有延时性，氮氧化物跟随氧量变化迅速，快速增加喷氨量效率后不能迅速增加各喷枪喷氨量，脱硫后出口氮氧化物排放瞬时超标。采取的优化调整措施：1、加强集控值班人员监盘质量，提高风险意识。在日后监盘时加强对脱硝参数的关注，尤其在变负荷，启停制粉系统情况下，派专人监视脱硝系统参数，提高对环保参数的敏感度。2、发电部脱硝专业管理人员针对脱硝系统反应器氧量测点异常、中科天融维护净烟气各测点数据、CEMS系统测点失电等一系列问题要求设备部、中科天融制定一系列相应的措施；3、定期开展以厂环保管理人员、发电部脱硝管理人员、设备部炉程控班、大唐环境、中科天融参加的座谈会，协调、汇报近期工作情况，分析近期设备故障原因和解决方案；4、集控运行值班员监盘时应对各测点突变造成的氮氧化物出口排放NOX值突变，进行合理符合逻辑性的分析。5、发电部制定了脱硝氮氧化物出口排放奖惩制度；6、炉内燃烧动力场发生变化时，部分尿素溶液喷枪投自动，部分切为手动运行调节，这样在炉内燃烧动力场发生变化时尿素溶液增减调节反应更灵敏，更均匀，更及时；7、制定一系列措施后氮氧化物NOX值出口超标排放从一个月超国标3次，瞬间超集团标12次，降到一个月超国标0次，瞬间超集团标1次。,六、热解炉结晶的探讨研究：,某厂稀释风系统采用锅炉空预器后热一次风，压力47kPa，温度290320，流量45008500Nm3/h。因炉热一次风压力不足、每台锅炉各增设两台热一次风稀释增压风机。正常运行时热一次风稀释风机出口一次风采用电加热器进行加热，为尿素溶液热解提供所需热量并将DC出口空气/氨气混合物中氨浓度稀释至约5%。热解炉（DC）本体为“L”形，热解炉内分解温度为350650，压力47kPa。每台热解炉对应1台计量与分配装置（MDM），计量与分配装置（MDM）根据锅炉不同负荷的要求，自动控制并分配给雾化喷枪，然后喷入热解炉（DC），同时稀释空气经电加热器加热后进入热解炉。由控制系统控制热解室达到还原所要求的温度。雾化后的尿素液滴在热解炉内分解，生成NH3、H2O和CO2，分解后的氨由稀释空气稀释到低于5%氨浓度的混合气体送到氨喷射系统（AIG）再进入烟道系统。热解炉系统包括热解炉本体，电加热系统等。某厂改造所用稀释风机为YGAT-6440/5300高温离心风机。由于热一次风介质里含有粉状颗粒，原有稀释风机型号Wg-26-7.10、风机运行时转速高、且为前弯叶轮，所以风机的叶轮和机壳磨损严重。新型YGAT-6440/5300高温离心风机为中速运行，叶轮型式为后向型，具有大流量、压力高、噪声低、冷热通用、性能曲线平坦、高效区宽广、不过载的特点。,目前脱硝装置运行调整SCR烟气脱硝热解炉结晶优化工作面临的问题：1、稀释风量过低，热一次风中含灰量大，稀释风量过低灰尘不能完全带走；2、单只尿素喷枪流量流量过高，尿素溶液雾化不充分；3、热解炉内分解温度太低，尿素溶液反应氨气不充分；4、热解炉、计量模块结构、控制较为复杂、运行中配比不合理、容易造成热解炉结晶严重；5、计量模块机构用压缩空气品质太差；6、尿素喷枪投运分布不均匀；7、尿素喷枪喷嘴部分堵塞，尿素溶液雾化不好，有尿素溶液滴流现象发生。,热解炉结晶的危害：,热解炉结晶把热解炉内部炉膛及出口短节堵塞不能提供足够的风量，使热解反应的氨气无法充足到达反应器中与催化剂进行反应，造成反应器出口氮氧化物NOX值超标排放，热解炉结晶电加热器加热所用热一次风风量变小，电加热器得不到足够热一次风风量对其内部进行冷却，内壁温度居高不下有烧损电加热器的风险或电加热器内壁温度高到达保护动作值，电加热器跳闸，尿素喷枪跳闸造成反应器出口氮氧化物NOX值超标排放。,热解炉结晶：,计量模块用压缩空气品质差：,热解炉结晶体化验报告单：,大唐安阳发电厂发电部郑锐制作,1、提高6%氧下反应器出口NOX排放值，减少尿素溶液使用量，单侧反应器出口氮氧化物排放NOX值控制在90150Nmg/m3之间；2、脱硝系统投入喷氨自动时，依据机组不同负荷时性能试验结果,增加机组不同负荷对应的尿素喷枪最大尿素溶液流量限制，限制尿素溶液流量的增加，防止尿素溶液热解不充分；3、提高热解炉入口温度控制，正常控制范围350650，优化后控制范围480620；4、热解炉尿素喷枪溶液流量均匀控制，正常控制范围50L/h150L/h，优化后控制范围70L/h120L/h；（这样控制使尿素溶液气化热解成氨气更充分，更均匀避免有尿素溶液微粒在热解炉内与灰尘囤积融合结晶），单只尿素喷枪流量100L/h时及时增投备用尿素喷枪运行；5、定期检查尿素溶液喷枪喷嘴，使其喷嘴畅通，尿素溶液雾化充分，遇有堵塞现象及时更换；6、运行中热解炉出口温度尽量控制在360380之间（以电加热器内壁温度不超过770延时60秒跳闸为原则），使尿素溶液充分热解为氨气；7、计量模块处压缩空气排污门微开，因压缩空气品质较差排污门微开可以很好改善压缩空气品质，压缩空气品质差也是造成热解炉结晶的重要原因之一，为改善压缩空气品质制定定期排污制度，每周二、六白班对压缩空气储气罐排污一次；8、提高热一次风流量运行，正常控制范围45007500Nm3/h，现提高到72008500Nm3/h范围之间运行，高风量能有效地将大量的灰尘颗粒捎带走，风量低于7200Nm3/h启动备用风机并列运行2小时，备用稀释风机一次风入口门开至风门刻度30位；,采取的优化调整措施：,9、均匀投入尿素喷枪为防止热解炉出口U型弯处积灰及尿素溶液结晶沉积堵塞管道，制定以下喷枪运行方式：（1）、#1、2炉脱硝系统投运初期应先投入热解炉出口U型弯外处尿素喷枪F或A枪、再投B、E枪，待热解炉运行稳定，温度正常后可投入C或D枪。（2）、#1、2炉正常运行六只尿素喷枪停运喷枪时应先停运C或D枪。（3）、#9炉脱硝系统投运初期应先投入热解炉出口U型弯外处尿素喷枪B或F枪、再投B、E或C、F枪，待热解炉运行稳定，温度正常后可投D枪。（4）、#9炉正常运行六只尿素喷枪停运喷枪时应先停运D枪。（5）、#1