SCR脱硝系统热解炉内结晶脱落堵塞处理措施

王登香

（大唐淮南洛河发电厂，安徽 淮南 232008）

SCR脱硝系统热解炉内结晶脱落堵塞处理措施

王登香

（大唐淮南洛河发电厂，安徽 淮南 232008）

介绍了某发电厂5号锅炉脱硝系统在正常运行时，出现脱硝热解炉出口温度突降，热解一次风量、SCR出口NOX浓度下降，氨逃逸增大等异常现象，经分析为热解炉内结晶脱落堵塞，对此提出了处理措施，以确保脱硝系统正常运行。

SCR脱硝系统；热解炉；结晶脱落

0　概述

某发电厂5号炉采用上海锅炉厂有限公司生产的600 MW超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，采用单炉膛四角切圆燃烧方式、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、露天布置、Π型、全钢构架悬吊结构。锅炉燃用淮南当地煤，设计煤种为淮南潘一矿煤，校核煤种为淮南新集矿煤，少部分燃用外来煤。

1　脱硝改造情况

2012年6月，为降低电厂烟气污染物的排放，促进当地经济发展、保护环境和进一步改善电厂及周边地区的空气环境质量，该电厂对3期工程5号炉实施烟气脱硝改造。脱硝装置的烟气处理能力为相应锅炉BMCR工况时的100 %烟气量，脱硝效率大于等于80 %；NOX排放浓度不超过100 mg/Nm3，氨的逃逸率不大于3 μL/L。脱硝系统采用选择性催化还原（SCR）法，以尿素作为还原剂，使用以TiO2为基材的催化剂，以V2O5为主要活性成份，以WO3，MoO3为抗氧化、抗毒化辅助成分。尿素经稀释、热解、升温和雾化后喷入烟气中，和烟气中的NOX在催化剂的作用下，生成无污染的N2和H2O。

SCR烟气脱硝装置布置在锅炉省煤器与空预器之间，脱硝反应器位于送风机与一次风机的上方。SCR烟气脱硝装置采用蜂窝式催化剂，按照“2+1”模式布置，反应器安装吹扫装置，采用声波吹灰器。

SCR烟气脱硝装置主要由尿素供应系统、尿素溶解系统、热解炉、催化剂、反应器等组成。尿素颗粒经斗式提升机输送到尿素颗粒仓，再经过中间储仓送到溶解罐里。除盐水将干尿素溶解成55 %质量浓度的尿素溶液，再通过尿素溶液混合泵送到尿素溶液罐里。尿素溶液通过循环泵在计量分配模块和尿素罐之间不断循环。

尿素溶液在热解炉内蒸发为NH4，热解炉出口的空气/NH4混合物经母管送入各分支管，分支管内的混合气体经氨注射栅格喷入烟道内与烟气充分混合，流入催化反应器。当反应温度达到一定后，与NH4充分混合的烟气气流流经SCR反应器的催化层，NH4与NOX发生催化还原反应，将NOX还原为无毒无害的N2和H2O。

2　热解炉结晶脱落堵塞及原因分析

2015-02-18，5号炉脱硝系统正常运行时出现热解炉内部压力突升，出口温度突降，热解一次风量下降，热解炉出口的空气/NH4混合气压力降低，SCR出口NOX浓度明显降低，氨逃逸急剧增大，喷氨自动减少的现象。30 m in后，所有参数恢复正常。根据上述现象进行分析，判断为5号炉脱硝系统热解炉内部发生不均匀性结晶、脱落，堵塞热解炉出口部分。由于环保要求，严禁机组正常运行时人为退出脱硝系统运行，所以未及时打开炉门进行检查处理。此后，每隔一段时间，上述现象发生一次，且发生频率也越来越高。2015-03-29夜间，由于网上负荷较轻，机组负荷降至300 MW，烟温低导致脱硝系统自动解列。检修人员利用此契机，打开热解炉检查门，发现热解炉内部结晶严重。但由于时间紧的关系，未能对热解炉内部结晶进行彻底处理。

5号炉脱硝系统自2012年6月改造完成后投入运行，2年多时间未发生上述现象，分析原因为：之前几年由于网上夜间负荷偏低，烟温达不到脱硝系统投入条件，而在夜里脱硝系统经常自动退出运行。在脱硝系统退出运行停止喷氨时，热解风始终在通入状态，所以热解炉内部发生结晶时，也会被慢慢全部热解，不会造成热解炉内部越积越多，发生脱落现象。此次5号炉在2014年11月大修结束后，鉴于国家严格控制脱硝系统解列运行时间，脱硝系统一直未再发生自动解列现象。这样脱硝系统长时间运行，导致热解炉内部结晶越来越多，最终发生脱落现象。

热解炉内部结晶原因分析：

（1） 燃煤性能偏离设计值。锅炉设计燃用5 000大卡（1大卡=4.186 8 k J）煤质，但实际长时间燃用4 200-4 500大卡的煤种，导致脱硝实际喷氨量偏大。由于热解一次风含灰量也大于正常值，于是在热解炉内形成结晶体附着在热解炉内壁上。

（2） 热解炉保温不良。在热解炉下部有一焊缝泄漏，经检修进行处理后，保温恢复不完全，导致热解炉散热增加，使热解炉内温度下降，导致内部NH4在泄漏处结晶，并导致越结越多。

（3） 热解一次风量偏小，热解一次风量测点易被堵塞。在喷氨量变化时，热解风量变化不大，运行人员未能及时发现并联系处理，也未能根据喷氨量的变化调节热解一次风量，导致尿素溶液热解不完全，在热解炉内部结晶。

（4） 热解炉入口旋流器磨损。热解炉入口装有旋流器，使进入热解炉的热解风在炉内旋转，充分热解尿素。由于旋流器磨损，使进入热解炉内的热解风流动不均匀，导致尿素溶液热解不完全，在热解炉内部结晶。

（5） 热解炉出口温度控制过低。在机组变负荷，喷氨量发生变化时，由于热解一次风电加热器自动跟踪缓慢，致使热解炉内部温度下降较多，导致尿素热解不完全，在热解炉内形成结晶。

（6） 5号炉脱硝系统至2014年11月份大修结束以后，始终全负荷段投入运行，致使上述原因导致的结晶累计在热解炉内，最终导致结晶过多脱落和堵塞异常状况的发生。

3　热解炉结晶脱落堵塞时的运行措施

在热解炉内部结晶未被彻底处理前，为使脱硝系统正常运行，制定了以下运行措施：

（1） 合理配煤掺烧。根据机组负荷变化趋势，合理进行配煤掺烧，避免实际燃用煤质偏离设计值过大，导致喷氨量增加过多。

（2） 增加热解一次风量和提高热解炉内部温度。全开热解风进口调节阀，保持较大热解一次风量；同时将热解炉出口温度由350 ℃提至380 ℃，避免喷氨量变化时，热解炉出口温度下降过多，防止出现热解不完全现象，以提高热解能力。

（3） 降低热解炉内部压力。将热解炉出口的空气/NH4混合气调节阀全开，减小热解炉内部压力，保证空气/NH4混合气通道畅通。

（4） 采用合理的燃烧调整手段，在保证机组安全运行前提下，尽可能降低SCR进口NOX浓度，以便减少喷氨量。

（5） 每班执行1次降喷氨量措施。在脱硝系统运行稳定，SCR出口NOX浓度不超标前提下，人为解除尿素喷枪自动，手动降低喷氨量，观察SCR出口NOX的变化，以便分析热解炉内部结晶状况，同时也起到将少量结晶体热解的作用。

（6） 采用变风量方式进行吹扫。对热解炉出口空气/NH4混合气调节阀进行频繁的开关扰动，用大风量变动方式将热解炉内部结晶体吹落，防止结成的大块结晶体脱落堵塞热解炉出口，造成脱硝系统被迫解列导致停机。

（7） 对热解炉重新进行外保温。针对热解炉下部的保温不良问题，重新进行整改，使保温合格。

4　结束语

通过对5号炉脱硝热解炉采取的一系列措施，从2015-03-29到2015-07-12近4个月，脱硝系统运行正常，未再发生热解炉内部结晶脱落导致的异常。这说明，采取的措施有效缓解了热解炉结晶的发展。今后将利用机组停备的时机，对脱硝热解炉内部的结晶状况进行全面检查，并对存在的结晶体进行彻底处理。

1 朱 琳.SCR脱硝系统对锅炉设备的影响及对策［J］.电力安全技术，2012，14（9）：59-60.

2 王 磊，李海军，李兰鹏.1 000 MW机组SCR脱硝系统运行中的问题分析［J］.电力安全技术，2015，17（1）：44-46.

2015-07-14；

2016-03-22。

王登香（1974-），男，工程师，主要从事火电厂运行管理工作，email：w angdengx iang3685@163.com。