3 SCR脫硝裝置堵塞問題原因分析

3.1大顆?；业挠绊?/p>

國內(nèi)SCR脫硝裝置多采用高塵布置，大顆粒飛灰堵塞是威脅脫硝裝置安全穩(wěn)定運行的重要因素。催化劑的節(jié)距有限，來自SCR反應(yīng)器上游的大顆粒飛灰或者板結(jié)成片狀的飛灰往往比催化劑的孔道要大，無法正常通過催化劑，日積月累會在催化劑表面形成積灰。

3.2煙氣灰分的影響

煙氣中的灰分是催化劑類型和節(jié)距選型重要的參考依據(jù)。如圖5所示，機組設(shè)計煤質(zhì)灰分為38%，電廠常規(guī)實際運行煤質(zhì)灰分在40%以上，部分月份煤質(zhì)平均灰分高于46%，高于設(shè)計值，超過催化劑孔道過灰能力，增大催化劑堵塞的風(fēng)險。

此外，煙塵中堿性金屬氧化物(如K2O和Na2O)含量較高時，煙氣的黏附性強，較易黏附在煙道及反應(yīng)器設(shè)備上。飛灰取樣分析如圖6所示，從圖6中的分析結(jié)果來看，實際飛灰中Na2O和K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍高于設(shè)計值，飛灰的黏性較強，加劇積灰堵塞的形成，且堿金屬離子容易導(dǎo)致催化劑中毒，影響催化劑活性。

圖5入爐煤煤質(zhì)統(tǒng)計

圖6飛灰取樣分析

3.3煙道流場不均勻的影響

對于W形鍋爐，煙氣在脫硝入口斷面的流場不均勻性較為嚴(yán)重，與原設(shè)計條件不符，造成局部區(qū)域流速和煙溫過低，灰分過大時形成積灰，同時為了保證達標(biāo)排放，會增大噴氨量，使得噴氨的不均勻性增加，局部氨逃逸增大，加劇積灰堵塞問題。如圖7、圖8所示，脫硝裝置進口煙氣溫度偏差為20～30℃，煙氣流速最大偏差為5m/s;進口煙道不同監(jiān)測點位煙氣O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1%～5%之間分布，NOx質(zhì)量濃度在880～1100mg/m3之間分布，經(jīng)脫硝后出口煙道各監(jiān)測點位NOx排放濃度70～190mg/m3之間分布，流場分布不均勻性較大，容易引發(fā)脫硝裝置內(nèi)各區(qū)域發(fā)生積灰堵塞問題。

3.4機組運行參數(shù)波動的影響

機組負(fù)荷、運行控制、煤質(zhì)、上游吹灰系統(tǒng)等進行運行調(diào)整時，機組運行參數(shù)發(fā)生變化，引起煙氣流場的波動，導(dǎo)致瞬時灰分過大而引起局部區(qū)域積灰，尤其是運行參數(shù)頻繁發(fā)生波動時，堵塞問題更為顯著。

3.5機組低參數(shù)運行的影響

機組深度調(diào)峰或低負(fù)荷運行時，特別是冬季工況，煙氣溫度整體降低，考慮進口煙道溫度偏差為20～30℃，反應(yīng)器部分區(qū)域煙氣溫度處于最低連續(xù)運行煙溫320℃以下(如圖9所示)，催化劑微孔內(nèi)會發(fā)生副反應(yīng)生成硫酸氫銨，使得煙氣中的灰黏結(jié)成塊，形成孔道內(nèi)積灰，降低催化劑的活性。

圖7脫硝裝置進口煙氣溫度和流速分布

圖8脫硝裝置進、出口煙道質(zhì)量濃度場分布情況

圖9不同負(fù)荷工況下脫硝出口煙氣溫度(12月份)

3.6空氣預(yù)熱器堵塞問題分析

空氣預(yù)熱器低溫段溫度較低，容易產(chǎn)生結(jié)露形成弱酸，造成換熱元件材料的腐蝕并黏結(jié)飛灰。煙氣流速及所攜帶的大量飛灰對換熱元件的附著物產(chǎn)生沖刷作用，當(dāng)沖刷強度低于飛灰的黏結(jié)速率時，黏附附著物便會不斷增長，從而造成堵塞。此外，空氣預(yù)熱器堵塞與煙氣中SO3質(zhì)量濃度密切相關(guān)，當(dāng)煙氣中SO3質(zhì)量濃度較高時，即使氨逃逸量不超標(biāo)，仍可能形成銨鹽。由表2可知，入爐煤設(shè)計硫分在2.5%，對應(yīng)的入口SO3質(zhì)量濃度為70mg/m3，考慮脫硝反應(yīng)器SO2/SO3的轉(zhuǎn)化率為1%，出口SO3質(zhì)量濃度可達140mg/m3，存在形成銨鹽的風(fēng)險;且實際運行入爐煤硫分高于設(shè)計值(見圖5)，造成煙氣中SO3的質(zhì)量濃度升高，更加有利于銨鹽的形成且發(fā)生沉積。

4脫硝裝置積灰堵塞處置及預(yù)防措施

(1)設(shè)計改造措施。合理進行脫硝系統(tǒng)設(shè)計，優(yōu)化大灰濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)和布置，防止大顆粒飛灰進入SCR反應(yīng)器。優(yōu)化入爐煤煤質(zhì)條件，盡量燃用低灰、低硫分煤種，做好煤質(zhì)摻配，從源頭解決煙氣運行條件。利用數(shù)值模擬和冷態(tài)物理模型試驗，重新計算SCR入口煙氣流速及流場分布，調(diào)整導(dǎo)流板的安裝位置和數(shù)量。結(jié)合鍋爐實際運行工況，調(diào)整和選擇合適的催化劑節(jié)距和開孔尺寸，防止催化劑堵灰。重新核算催化劑使用溫度等級，采取合適的提溫措施，如省煤器煙氣旁路、省煤器分級設(shè)置和省煤器流量置換等改造措施，避免SCR反應(yīng)器溫度維持在銨鹽沉積溫度之上，降低催化劑堵塞風(fēng)險。

(2)運行與維護措施。設(shè)置足夠數(shù)量的吹灰裝置，實行定期運行蒸汽吹灰器，調(diào)整聲波吹灰器工作頻次，與鍋爐吹灰協(xié)調(diào)進行。進行燃燒調(diào)整，降低飛灰可燃物含量，避免積灰燒結(jié)現(xiàn)象。嚴(yán)格監(jiān)視氨逃逸量和NOx的排放濃度，合理控制噴氨量在規(guī)定范圍。對于空氣預(yù)熱器堵塞，適當(dāng)提高煙氣溫度，加強空氣預(yù)熱器的吹掃，延長空氣預(yù)熱器吹掃時間。

(3)檢修措施。利用停機機會開門檢查催化劑積灰情況，及時清理SCR各層及鋼梁、導(dǎo)流板積灰，確保催化劑通道暢通。更換積灰嚴(yán)重的催化劑。

5結(jié)束語

隨著火力發(fā)電廠煙氣脫硝裝置運行時間增加，脫硝系統(tǒng)面臨的各種問題逐漸凸顯出來。脫硝裝置內(nèi)部積灰堵塞問題已成為當(dāng)前SCR脫硝裝置乃至燃煤發(fā)電機組安全、穩(wěn)定、高效運行的重要制約因素，總結(jié)分析造成積灰堵塞問題并提出相應(yīng)的解決措施，對防控和應(yīng)對燃煤電廠SCR脫硝裝置積灰具有重要意義。