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某燃煤电厂SCR脱硝装置堵塞问题分析及优化措施

发表时间：2020/1/8 来源：《科技新时代》2019年11期作者：陈小红

[导读] 文章以某燃煤电厂为例，针对其所采用的锅炉类型和SCR脱硝装置，分析其运行中容易出现的脱硝装置积灰堵塞的问题，在分析此问题的原因之后，提出了相应的设计改造以及运行维护等优化措施，以供参考。

陈小红国家能源集团靖远热电公司   甘肃省白银市   730919
        摘要：文章以某燃煤电厂为例，针对其所采用的锅炉类型和SCR脱硝装置，分析其运行中容易出现的脱硝装置积灰堵塞的问题，在分析此问题的原因之后，提出了相应的设计改造以及运行维护等优化措施，以供参考。
        关键词：燃煤电厂；SCR脱硝装置；堵塞问题；优化
        1引言
            在目前的大型燃煤电厂中，通常在其W形火焰锅炉中应用具有较低挥发分和不容易着火的无烟煤，并且应用具有较高技术成熟度以及脱硝效率的SCR脱硝技术。但是在此类燃煤电厂中应用SCR脱硝装置时，由于其采用高灰布置的方式，容易造成在此系统的设备中以及下游的空气预热器中出现积灰堵塞的问题。文章就以某燃煤电厂为例，对其SCR脱硝装置的堵塞问题以及原因进行分析，并提出相应的改进措施。
        2某电厂SCR脱硝装置概述
            以某采用W形火焰锅炉的大型燃煤电厂为例，其采用的脱硝工艺为SCR脱硝工艺，在应用此类装置的同时也对其煤质以及灰成分、此装置的设计参数作出了相应的规定。比如此装置的设计煤质灰分为38%，而且飞灰的质量浓度为45g/m3，本身就由于具有较大的灰分而容易导致出现堵塞的问题。同时由于设计入口以及出口的NOX质量浓度分别为1100mg/m3以及200mg/m3，具有较大的脱除量，为此也需要消耗较多的液氨。此外，由于W形火焰锅炉的进口烟道流场具有较差的均匀性，容易在局部区域出现氨逃逸量超标的问题。加之此装置的设计烟气温度为380℃，在机组处于低负荷的运行状态下时会出现烟气温度与设计温度偏差较大的现象，这也会降低反应器的运行效果，导致氨逃逸问题的加剧，这都会增加出现机会堵塞问题的概率。
        3 SCR脱硝装置及空气预热器堵塞问题分析
        3.1导流板和整流层的堵塞问题
        在脱硝系统中这两个装置是关键的气流均布装置，主要起到对反应器中的流场进行平衡的作用。而在其运行中发现进口导流板上出现严重的积灰问题，而且在水平烟道的位置也出现了轻微的积灰问题，而整流层的位置则表现出从碎灰网一直到烟道顶部的严重积灰问题。此问题会改变脱硝系统的流场，并对其正常运行造成影响。
        3.2喷氨格栅的堵塞问题
        在此装置的反应器进口的垂直烟道所安装的喷氨格栅，在通过一定时间运行之后发现此位置出现了严重的积灰问题，甚至出现喷嘴被积灰完全覆盖的问题，这就会导致在喷氨过程中出现不够均匀的问题，还会增加氨逃逸量，难以控制此装置出口的排放浓度而导致其排放超标的问题。

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        3.3催化剂堵塞问题
        经过检查之后发现此装置中的第一层和第二层的催化剂表面出现了严重的堵塞问题，而且导致在反应器的四周也出现不同程度的堆灰以及磨损催化剂的问题。经过检查之后发现，在靠近锅炉侧后墙表面的第一层催化剂发生了堵塞问题之后，改变了SCR区域流场中的烟气流动方向，表现出后墙位置的烟气流速降低而是向反应器未堵塞的两端以及靠近锅炉前墙的位置流动，这就加速了此位置的积灰堵塞问题。此外，第一层催化剂的飞灰也容易在第二层流速较低的位置发生沉积现象，在不断沉积的同时也会减小流通面积，表现出烟气流速比第一层快，同时出现第二层催化剂的大面积堵塞问题，此外还会加速抽芯的磨损。
        4 SCR脱硝装置堵塞问题原因分析
        4.1大颗粒灰的原因
        针对采用高尘布置的SCR脱硝装置来说，由于受到催化剂的节距限制，表现出在SCR反应器上游的飞灰颗粒会比较大的特点，或者是飞灰还会板结为片状，这就会比催化剂的孔道还大，容易堵塞催化剂并且在其表面上形成积灰问题。
        4.2烟气灰分的原因
        由于本燃煤电厂中的设计煤质灰分为38%，但是在实际运行中的煤质灰分通常会超过40%，而且烟尘中如果含有较多的碱性金属氧化物，还会增加其黏附性而容易在烟道和反应器设备上黏附。这就会由于其具有较强的黏附性而加剧积灰堵塞的问题，甚至还会由于碱金属离子的存在而影响催化剂的活性。
        4.3烟道流场不均匀的原因
        由于此燃煤电厂采用的是W形火焰锅炉，其运行中会存在较为严重昂的脱硝入口断面的流场不均的现象，这就会由于局部区域的流速和烟温过低而导致积灰的问题。而如果通过增大喷氨量的方式来保证排放达标，还会增加喷氨的不均匀性，同时也增加局部氨逃逸量并且加剧积灰堵塞的问题。
        4.4机组运行参数的原因
        在机组运行中出现负荷、运行控制、煤质以及上游吹灰系统的调整时会改变机组的运行参数，这也会改变烟气流场，容易在局部出现瞬时灰分过大而导致的积灰问题。此外，在机组处于低负荷运行状态时还会降低烟气的整体温度，这也会增加进口烟道的温度偏差，导致反应器部分区域长时间处于最低烟温以下，这就会导致催化剂微孔内出现副反应而产生硫酸氢铵，此物质会导致烟气中的灰黏结成块并在孔道中发生积灰问题，同时还会导致催化剂活动的降低。
        5脱硝装置积灰堵塞处置及优化措施
        针对本文中所介绍的燃煤电厂中出现的脱硝装置的积灰堵塞问题，首先需要对脱硝系统进行设计改造。主要是对大灰滤网结构以及布置方式进行优化，实现对大颗粒飞灰的阻挡。还要对煤质进行优化，通过煤质掺配燃烧方式来优化烟气运行调价你。还要对SCR入口烟气流速和流场分布进行模拟试验，通过对导流板安装位置以及数量的调整来减轻此位置的积灰问题。还要对催化剂的节距和开孔尺寸进行调整，根据催化剂的使用温度等级来选择合适的提温措施，控制反应器的温度在铵盐沉积温度以下。
        其次就是做好此装置运行中的维护工作。通过足够多的吹灰装置的应用以及定期开展蒸汽吹灰器的投入使用、燃烧调整等方式来降低出现积灰烧结的概率。还要做好对氨逃逸量以及NOX排放浓度的严格监视与控制。
        最后是做好催化剂积灰情况的停机检修工作，及时对此装置中存在的积灰问题进行及时的清理。
        6结语
            针对采用W形火焰锅炉的大型燃煤电厂来说，其应用SCR脱硝装置且长时间运行中容易出现脱硝装置中的积灰堵塞问题，这就会对机组的安全、稳定以及高效运行造成影响。为此本文就以某燃煤电厂为例，对其应用的SCR脱硝装置长时间运行中出现的积灰堵塞问题及原因进行分析，并提出了相应的处置和优化措施。
        参考文献：
        [1] 李贵兵, 郑锐, 张世明. 火力发电厂SCR烟气脱硝装置运行调整优化探讨[C]// 2016燃煤电厂超低排放形势下SCR脱硝系统运行管理及氨逃逸监测、空预器堵塞与低温省煤器改造技术交流研讨会. 0.
        [2] 胡永锋, 梁新磊. 燃煤电厂SCR法烟气脱硝装置常见问题及原因分析[J]. 华电技术, 2015, v.37;No.280(11):78-80+91+95.
        [3] 崔社. 超低排放SCR脱硝装置的问题与解决对策[J]. 中国资源综合利用, 2018(5).