SCR脱硝系统投运对空预器堵塞的影响及防范措施

宁金红

摘 要：为达到氮氧化物超低排放标准，2014年10月大唐河北发电有限公司马头热电分公司9、10号机组先后安装SCR脱硝系统。脱硝系统投运后，均发生过空气预热器堵塞情况。本文详细论述了SCR脱硝系统投运后，硫酸氢氨形成机理及对空气预热器的危害，对SCR脱硝工艺引起的空气预热器堵塞原因进行了分析，并在实际工作中总结出调整措施及应对方法，对预防空气预热器堵塞取得了良好的效果。

关键词：SCR脱硝系统；硫酸氢氨；空预器堵塞；调整措施及方法

1 锅炉及脱硝装置概述

9、10号锅炉系东方锅炉厂生产的DG1025/17.4-Ⅱ12型、亚临界参数、四角切圆燃烧、自然循环、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、半露天布置、全钢构架的∏型汽包炉。空气预热器采用两台三分仓容克式回转空气预热器，主轴垂直布置，烟气和空气以逆流方式换热。入口一、二次风风道上装有暖风器。空预器密封为柔性接触式密封。

2016年元月1日起，全部机组实现超低排放（NOx<50mg/Nm3），为保证NOx超低排放实施，2014年10月，9、10号机组先后完成脱硝系统安装工作。本厂脱硝系统是由中国大唐集团科技工程有限公司设计安装，采取选择性催化还原法（SCR）脱硝工艺达到去除烟气中NOx的目的。SCR反应器采用高灰型工艺布置（反应器布置在锅炉省煤器出口与空预器之间），催化剂布置模式采用2+1方式。还原剂采用液氨，催化剂为板式，反应器区域安装有18个声波吹灰器，压缩空气由机组空压机提供。

2 SCR脱硝装置引起空预器堵塞的原因

燃煤锅炉炉膛内烟气中SO2约有0.5%-1%被氧化成SO3，加装SCR系统后，催化剂在把NO2还原成N2的同时，将约1%的SO2氧化成SO3，在空预器中/低温段换热元件表面，SCR反应器出口烟气中存在的未反应的逃逸氨（NH3）、SO3及水蒸气反应生成硫酸氢氨，即烟气中的NOx与喷入的NH3在SCR反应器中催化剂的作用下进行副反应，生成硫酸氢氨。硫酸氢氨是一种高粘性液态物质，易冷凝沉积在预热器换热元件表面，粘附烟气中的飞灰颗粒，堵塞换热元件通道，增加空预器阻力并影响换热效果。因此，SCR脱硝工艺的副反应产物硫酸氢氨是造成空预器堵塞的主要原因。

3 防止空预器堵塞的措施及方法

3.1 提高烟气流场分布的均匀性，降低氨逃逸

当氨喷射系统设计不当，烟气流场分布不均匀，或喷氨格栅局部被堵塞时，均会造成反应器出口局部区域的氨逃逸过量，不同程度的氨逃逸是造成空预器堵塞的主要原因。因此，对SCR脱硝装置通过氨喷射系统、导流系统、混合系统的合理设计，提高烟气流场的分布均匀性，降低氨逃逸，减少硫酸氢氨的生成。

3.2 制定控制氨逃逸的运行调整原则

锅炉燃烧的变化直接影响NOx产生量，从而影响脱硝调整的品质，所以值班员必须时刻注意脱硝入口NOx的变化，加强对燃烧的监视与调整，尽量保持SCR入口NOx在较低水平。变负荷时，及时调整各二次风门开度，及时调整送风与一次风量，保证氧量稳定。启动制粉系统时，由于燃烧工况及氧量变化，NOx含量必然升高，在制粉系统启动前及制粉启动过程中，提前逐渐降低送风量、关小主燃区二次风门，以防止NOx升高过快，制粉系统启动正常后，再将风量恢复至正常。停磨抽粉过程中，NOx产量会快速上升，等排粉机停运后，NOx会快速下降，在制粉停运前及抽粉过程中，提前逐渐降低送风量、关小主燃区二次风门，以防止NOx升高过快，排粉机停运后，再增加风量与主燃区二次风开度，维持氧量正常。

3.3 采用合理的吹灰汽源

空预器吹灰系统的汽源为两路，一路取自低再入口联箱，在BMCR工况下此处的蒸汽压力为3.35MPa，温度为324℃；另一路取自后屏进口联箱，在BMCR工况下此处的蒸汽压力为18.2MPa，温度为441℃。SCR脱硝装置投运后，为保证空预器的吹灰效果将吹灰汽源改为后屏进口联箱，吹灰压力维持在2.0MPa左右。

3.4 增加空预器阻力测点，加强空预器阻力监视

之前，风烟系统监视画面内，仅在空预器烟气侧前、后及空预器送风、一次风侧前、后分别装有压力测点，不能直接、有效的观察到预热器烟气、空气侧的阻力变化，发生空预器堵塞情况后，在生产实时监控风烟系统画面内增加空预器烟气压差、空预器送风压差、空预器一次风压差测点，便于监视预热器阻力的变化，同时能在阻力变大初期及时发现并采取有效手段，防止预热器堵塞。

3.5 安装SNCR脱硝系统

SNCR还原剂为取自SCR系统的氨气，与两台稀释风机（一用一备）提供的输送风经两台混合器混合后，分南北两侧各通过10根横向布置的多孔喷管在高温过热器前（设计烟气温度1014℃）均匀喷入炉内。氨、空混合气体在850～1100℃范围内不需要催化剂即可与烟气中NOx发生反应，大幅度降低了SCR入口NOx浓度，相应也减少了SCR喷氨量，使烟气中NH3分布不均性得到改善。同时由于SCR入口NOx浓度降低，相对使催化剂裕度增大，提高了反应效率，有效控制了脱硝后烟气中的NH3逃逸浓度。降低了在预热器内堵塞NH4HSO4的可能性。同时由于SCR与SNCR同時运行，还提高了系统的可靠性。

4 结论

（1）通过对SCR脱硝系统氨喷射系统设计改进、合理的运行调整和安装SNCR脱硝系统，有效控制了氨逃逸，减少硫酸氢氨的生成，延缓了空预器堵塞情况的发生。

（2）通过正常运行中合理的吹灰，检修期间进行预热器受热面高于水冲洗，保证了空预器受热面清洁。

（3）增加空预器烟气侧、风侧阻力测点，直接有效的监测预热器阻力变化，发现异常及时增加吹灰次数，有效防止预热器堵塞的情况发生。

通过设备改进和运行优化燃烧调整、脱硝系统调整，空预器堵塞得到了有效的预防和控制。

参考文献

[1]谈力玮.SCR脱硝系统投运对锅炉空预器的影响分析及对策[J].电工技术：理论与实践，2015，（8）：159-160.

[2]刘建业，盛伟.SCR脱硝对空预器的影响及控制策略[J].科研，2016，（8）：12.

（作者单位：大唐河北发电有限责任公司马头热电分公司）