1、燃煤机组超低排放改造后空预器堵塞研究与对策燃煤机组超低排放改造后空预器堵塞研究与对策摘要：燃煤机组在超低排放改造后，SCR 烟气脱硝系统运行时造成空预器堵塞，严重影响机组安全稳定运行，通过研究造成空预器堵塞的根本原因，提出对策和预防措施，解决了空预器堵塞问题。0 引言随着国家对环保指标的标准值进一步提高，火力发电机组都进行了超低排放改造，环保指标达到了 2015 年环保部的标准值。针对氮氧化物（NOX），大部分电厂采用的是选择性催化还原脱销方法（SCR），在 SCR 化学反应结束后，反应过剩的还原剂 NH3 会在空预器中和三氧化硫（SO3）以及氮氧化物（NOX）反应生成硫酸氢氨（NH4HSO4
2、），硫酸氢氨在一定条件下以液态形式粘附在空预器扇形板上，再粘附积灰，时间久了形成板结，造成空预器堵塞，严重影响机组安全稳定运行。2016 年贵溪三期两台 640 MW 机组进行了超低排放改造，空预器差压逐渐升高，见图 1。至 2017 年 8 月，1 号炉空预器差压最高达 2540 Pa，造成风机频繁失速，机组被迫降负荷运行。1 空预器堵塞机理分析1.1 脱硝机理图 2 为 SCR 脱硝机理：利用催化剂和 NH3 等还原剂与烟雾中的NO 或者 NO2 发生化学反应生成 N2 和 H2O，SCR 化学反应式如下：4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O1
3、.2 硫酸氢氨生成机理锅炉尾部烟气脱硝过程中逃逸的 NH3 与 SO3 反应生成硫酸氢氨（NH4HSO4），硫酸氢氨在 146207 内为液态，液态 NH4HSO4 对飞灰的吸附能力极强，很容易与锅炉烟气含有的飞灰粒子相结合，然后吸附空预器表面沉积成灰甚至板结，造成空预器被积灰腐蚀和堵塞。发生的化学反应为：NH3+SO3+H2O=NH4HSO42NH3+SO3+H2O=（NH4）2SO41.3 空预器堵塞物化学分析利用停机机会取出空预器波纹板上堵塞物进行化验分析，结果显示绝大部分是硫酸氢氨，见图 3。2 空预器堵塞原因研究2.1 煤质影响因煤价上涨，火电机组经营形式严峻，很多电厂为了降低煤价，
4、都不同程度的掺烧了劣质煤和高硫煤。因酸露点温度与煤的折算硫份的立方根成正比，当入炉煤的硫份增加时，酸露点温度升高，增加了SO3 浓度对空预器的影响，空预器冷端金属表面腐蚀加重，空预器差压上升。2.2 氨逃逸率影响锅炉的喷氨量过大，造成氨逃逸率高。过量的氨气与烟气中的 SO3、水蒸气反应，生成硫酸氨及硫酸氢氨（ABS）凝结物：NH3+SO3+H2O=NH4HSO4。实验测试结果：若烟气中气体氨的负荷体积分数小于 1 mL/m3 时，发生反应的机会很小，生成 NH4HSO4 含量也很小，堵塞情况就不严重。如果氨气的体积分数达到了 2 mL/m3，则空预器运行超过半年就会堵塞严重，空预器排烟阻力会增
5、加 30% 左右。当氨气体积分数达到 3 mL/m3 时，阻力会增加到 50% ，这样会给引风机带来严重的影响。2.3 空预器本体温度影响硫酸氢氨其物理性质在决定了其在 146207 之间呈液态，极具腐蚀性和黏结性，与烟气中的飞灰粒子相结合，附着于预热器传热元件上形成熔盐状的机会，造成空预器腐蚀、堵灰，使空预器差压上升。火电机组锅炉排烟温度一般设计值在 120 左右，但是实际运行区间在 100160 之间，正好有部分温度在硫酸氢氨液态区间，因此，空预器的排烟温度的控制非常重要。2.4 吹灰动力不足影响吹灰的作用是及时清除空预器受热面上的积灰和硫酸氢氨板结物，但是对压力和过热度都有明确的要求，如
6、果吹灰压力低、吹灰时间短会造成空预器积灰不易吹尽，吹灰蒸汽温度低又会造成蒸汽带水，减弱吹灰效果。如果受热面积灰不能及时清除，时间长了就会造成板结，空预器差压迅速增大。2.5 喷氨控制不佳在对氨逃逸率管理上，对喷氨量调节逻辑进行优化，将 NH3 逃逸和 NOX 参数共同参与喷氨量的闭环调节，更好的控制脱销系统的运行。在标准调节回路中，烟气流量值通过锅炉负荷（或锅炉总风量）换算，非实测数据，且反应器内的烟气量不均匀，导致理论计算在一定程度上失准。加上 SCR 反应器入口、出口 NOX 浓度均为 CEMS 表计实测，数据采集存在一定的滞后性，且 CMES 表计测量存在一定程度的误差，烟气分布不均也会导致 CMES 仪表的取样测点不具备代表性。由于以上的原因，导致喷氨量自动调节准确性降低。采用网格法在 SCR 反应器进出口截面测量 NOx、O2 浓度分布规律及出口氨逃逸分布，从图 4 中测试数据来看三种工况呈相同的规律：1）反应器进口 NOx 浓度分布均匀性较好，反应器出口 NOx 浓度分布相对标准偏差大，呈锅炉两侧小，中间大的趋势。2）SCR 系统入口喷氨格栅阀门开度不合理导致实际运行喷氨量
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