燃煤發(fā)電機(jī)組煙氣脫硝裝置維修探討

趙 凱

（華電天津軍糧城發(fā)電有限公司 天津 3 003 00）

1 引言

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的不斷提高，各燃煤火力發(fā)電企業(yè)都正在對(duì)鍋爐煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝和除塵裝置的建設(shè)和改造。特別是脫硝裝置，對(duì)于燃煤火力發(fā)電企業(yè)是新生事物，還比較陌生，一些發(fā)電企業(yè)因運(yùn)行和維護(hù)不當(dāng)造成設(shè)備損壞嚴(yán)重?zé)o法運(yùn)行，給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)，也給環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此提高運(yùn)行和維護(hù)人員技術(shù)水平，加強(qiáng)脫硝裝置的運(yùn)行調(diào)整和維護(hù)是保證環(huán)保設(shè)施保持長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行達(dá)標(biāo)排放的關(guān)鍵。

2 脫硝基本原理及工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)介

2.1 脫硝基本原理

選擇性催化還原法（S C R）脫硝裝置的基本原理是利用氨（N H3）對(duì)N O x的還原功能，使用氨氣（N H3）作為還原劑，將體積濃度小于5%的氨氣通過(guò)氨氣噴射格柵噴入溫度為3 00℃~420℃的煙氣中，與煙氣中的N O x混合后，擴(kuò)散到催化劑表面，在催化劑的作用下氨氣（N H3）將煙氣中的N O和N O2還原成無(wú)公害的氮?dú)猓∟2）和水（H2O）如圖 1。

圖1 SCR反應(yīng)示意圖

S C R化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

在燃煤煙氣的N O x中，N O約占95%，N O2約占5%，所以化學(xué)反應(yīng)式（1）為主要反應(yīng)，實(shí)際氨氮比接近1∶1。

值得注意的是，煙氣中的N O x在催化還原的過(guò)程中，還會(huì)催化氧化煙氣中S O2轉(zhuǎn)化成S O3，化學(xué)反應(yīng)式（3）?？諝忸A(yù)熱器換熱原件在140℃~220℃低溫段區(qū)域，S O3與逃逸的N H3反應(yīng)生成高粘性的N H4H S O4（硫酸氫氨），化學(xué)反應(yīng)式（4）。粘結(jié)和粘附煙氣中的飛灰顆粒造成空預(yù)器換熱原件的堵塞和腐蝕，因此，要嚴(yán)格控制氨逃逸濃度小于3 p p m，同時(shí)也要控制S O2/S O3的轉(zhuǎn)化率小于1%。

2.2 工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)介

一般燃煤發(fā)電機(jī)組鍋爐煙氣脫硝均采用低氮燃燒加S C R工藝路線，先由低氮燃燒器在鍋爐爐膛內(nèi)將煙氣中的N O x排放含量控制在3 50m g/m3以下，在經(jīng)過(guò)S C R投入還原劑，將煙氣中的N O x排放含量控制在200m g/m3以下。S C R設(shè)計(jì)為三層，第一、二層安裝有催化劑，下部第三層備用，催化劑采用蜂窩型。S C R入口煙道設(shè)計(jì)安裝有噴氨格柵、整流器和導(dǎo)流板。為防止催化劑積灰和堵塞催化劑蜂窩孔，在各層催化劑均設(shè)計(jì)安裝有蒸汽吹灰器。還原劑采用液氨，經(jīng)液氨蒸發(fā)器蒸發(fā)成氨氣。氨氣經(jīng)S C R區(qū)的稀釋風(fēng)混合后，經(jīng)噴氨格柵噴入S C R入口煙道內(nèi)，在靜態(tài)混合器、導(dǎo)流板和整流器的作用下，混合均勻的氨氣/煙氣混合物進(jìn)入催化劑進(jìn)行還原反應(yīng)。反應(yīng)后的干凈煙氣離開(kāi)S C R裝置，進(jìn)入空氣預(yù)熱器。

3 運(yùn)行檢修維護(hù)中的問(wèn)題及措施

3.1 S C R區(qū)的氨氣供給調(diào)整門(mén)和氨氣流量計(jì)經(jīng)常發(fā)生堵塞，造成無(wú)法供氨氣的現(xiàn)象，使N O x排放超標(biāo)。

3.1.1 原因分析

液氨的純度很高，一般液氨含量在99.6%以上，但還有一定的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)帶有一定的粘性，附著在閥門(mén)門(mén)體和流量計(jì)孔板處，不斷積累后堵塞閥門(mén)門(mén)口和流量計(jì)孔板，一般3~5個(gè)月出現(xiàn)一次。

3.1.2 處理方法

需要開(kāi)旁路手動(dòng)調(diào)整保證供氨氣，將供給調(diào)整門(mén)和氨氣流量計(jì)拆下，用壓縮空氣將附著在閥門(mén)門(mén)體和流量計(jì)孔板處粘性雜質(zhì)清理干凈。

3.2 催化劑表面掛灰或堵塞

催化劑表面掛灰或堵塞（正常的催化劑如圖2，被堵塞的催化劑如圖3，催化劑孔被堵塞如圖4，催化劑表面微孔被堵塞如圖5）。催化劑是還原法脫硝工藝中的主要設(shè)備之一，煙氣中的N O x與噴入的氨氣充分混合后，通過(guò)催化劑表面，在催化劑的催化作用下還原成N2和H2O，催化劑發(fā)生大面積嚴(yán)重積灰和蜂窩孔嚴(yán)重堵塞的現(xiàn)象后，會(huì)使催化劑失去催化作用，（1）使N O x排放超標(biāo)；（2）造成嚴(yán)重的氨逃逸，更增加了環(huán)境污染，同時(shí)，逃逸的氨與煙氣中的S O3反應(yīng)會(huì)生成高粘性的硫酸氫氨，粘結(jié)和粘附煙氣中的飛灰顆粒造成空預(yù)器換熱原件的堵塞和腐蝕；（3）造成S C R阻力加大使引風(fēng)機(jī)電耗增加外；（4）必須更換催化劑，給企業(yè)帶來(lái)的較大經(jīng)濟(jì)損失。

3.2.1 原因分析

3.2.1.1 省煤器灰斗防灰裝置排灰不暢或堵塞，使大量飛灰被煙氣帶入。

3.2.1.2 吹灰控制不合理，不能保證每次吹灰的效果。

3.2.1.3 蒸汽吹灰器故障，未及時(shí)回復(fù)，長(zhǎng)期不能正常投運(yùn)。

3.2.1.4 蒸汽吹灰器所用蒸汽壓力、溫度選擇或控制不當(dāng)，造成過(guò)熱度低、沒(méi)有輸水或輸水不完全，蒸汽中帶水嚴(yán)重。

3.2.2 處理方法

3.2.2.1 加強(qiáng)省煤器灰斗防灰裝置的控制，保證排灰正常。

3.2.2.2 合理控制吹灰次數(shù)和吹灰時(shí)間，應(yīng)根據(jù)催化劑各層壓差確定吹灰次數(shù)和吹灰時(shí)間，不能按時(shí)間設(shè)定吹灰次數(shù)和吹灰時(shí)間，一般當(dāng)催化劑壓差高于原始值的5%~10%開(kāi)始吹灰，當(dāng)催化劑壓差恢復(fù)到原始值后停止吹灰。

圖2 正常的催化劑

圖3 被堵塞的催化劑

圖4 催化劑孔被堵塞

圖5 催化劑表面微孔被堵塞

3.2.2.3 加強(qiáng)蒸汽吹灰器的檢修維護(hù)，確保正常投運(yùn)。

3.2.2.4 蒸汽吹灰器所用蒸汽壓力、溫度選擇要合理，應(yīng)保證一定的過(guò)熱度，同時(shí)，每次吹灰前應(yīng)及時(shí)輸水且輸水完全。

3.2.2.5 利用各種停機(jī)的機(jī)會(huì)對(duì)催化劑進(jìn)行檢查，對(duì)于蜂窩孔壁表面掛灰的，可采用壓縮空氣將蜂窩孔壁表面掛灰吹掃干凈。對(duì)于局部積灰或個(gè)別蜂窩孔出現(xiàn)的輕微堵塞，可用吸塵器吸走表面積灰，在用壓縮空氣將蜂窩孔吹通、吹凈。對(duì)于大面積堵塞而又無(wú)法清通的應(yīng)進(jìn)行更換（催化劑嚴(yán)禁用水沖洗避免催化劑鈍化失效）。

3.3 催化劑模塊之間形成煙氣走廊

催化劑模塊之間（或底部）和單元體之間密封不嚴(yán)形成煙氣走廊。形成煙氣走廊，使部分混合后的煙氣未在催化劑內(nèi)反應(yīng)，這既影響了脫硝出口N O x排放濃度，又增加了氨氣的消耗，同時(shí)也造成氨的逃逸率增高，逃逸的氨將生成硫酸氫氨，硫酸氫氨粘性大，粘附在空氣預(yù)熱器換熱原件表面，吸附煙氣中的灰造成空氣預(yù)熱器換熱原件的堵塞，使引風(fēng)機(jī)電耗增加，影響機(jī)組出力，嚴(yán)重的被迫停機(jī)。

3.3.1 原因分析

催化劑模塊之間（或底部）和單元體之間是用陶瓷纖維棉密封的，由于制造或安裝不當(dāng)或密封材料選用不當(dāng)，在設(shè)備投運(yùn)后，由于煙氣的高溫和沖刷，使部分密封材料被沖刷掉，形成煙氣走廊。嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成被迫停機(jī)。

3.3.2 處理方法

利用各種檢修的機(jī)會(huì)檢查催化劑模塊之間（或底部）和單元體之間的密封是否嚴(yán)密，發(fā)現(xiàn)有被吹掉的可用陶瓷纖維棉進(jìn)行牢固封堵。

3.4 噴氨格柵的噴嘴積灰堵塞

為保證氨氣噴入煙道后能與煙氣均勻混合，因此，噴氨格柵的噴嘴是均布于整個(gè)煙道斷面，每個(gè)噴嘴覆蓋一定的區(qū)域，由閥門(mén)調(diào)節(jié)每個(gè)噴嘴的噴氨量使之均等。一旦出現(xiàn)個(gè)別噴嘴堵塞，其覆蓋的區(qū)域?qū)](méi)有氨氣進(jìn)入，沒(méi)有與氨氣混合的煙氣，穿過(guò)催化劑未經(jīng)脫硝排出，使脫硝出口N O x排放濃度超標(biāo)。為了控制脫硝出口N O x排放濃度不超標(biāo)就必須加大噴氨量，但被堵塞的噴嘴所覆蓋的區(qū)域仍然沒(méi)有氨氣進(jìn)入，而其他區(qū)域噴氨量已經(jīng)過(guò)量，雖然控制了脫硝出口N O x排放濃度不超標(biāo)，卻使氨逃逸量增加，氨逃逸量增加后的危害前面已有描述。

3.4.1 原因分析

煙氣中攜帶著大量的飛灰，這些飛灰的粒徑大小各異，小粒徑的飛灰易被煙氣帶走，大粒徑的飛灰不易攜帶，會(huì)隨機(jī)落在噴嘴口，逐步堆積，直至堵塞噴嘴。

3.4.2 處理方法

3.4.2.1 加強(qiáng)運(yùn)行人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各路噴嘴流量的變化，一旦發(fā)現(xiàn)有流量變小時(shí)，及時(shí)調(diào)整，加大此路的供氨量，將被堵但尚未堵死的噴嘴疏通正常，恢復(fù)原始噴氨量。

3.4.2.2 對(duì)于完全被堵塞的噴嘴，利用各種停機(jī)的機(jī)會(huì)進(jìn)行人工疏通，對(duì)被磨損和磨漏的管道進(jìn)行更換并采取防磨措施，對(duì)掉噴嘴的進(jìn)行恢復(fù)。3.4.2.3每年需對(duì)各路噴嘴的噴氨量進(jìn)行試驗(yàn)和調(diào)整。

3.5 氨/煙氣混合器磨損。氨/煙氣混合器是使氨氣與煙氣充分混合的設(shè)備，混合的是否均勻決定了脫硝效果。

3.5.1 原因分析

由于煙氣中攜帶著大量的飛灰，而且又有一定的流速，因此，沖刷磨損是在所難免的。

3.5.2 處理方法

利用各種檢修的機(jī)會(huì)檢查氨/煙氣混合器有無(wú)變形、磨損和開(kāi)焊現(xiàn)象，對(duì)有變形的進(jìn)行調(diào)整恢復(fù)原形，對(duì)被磨損的進(jìn)行修補(bǔ)，有開(kāi)焊的進(jìn)行補(bǔ)焊。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)管理力度的不斷加大，對(duì)于燃煤發(fā)電企業(yè)即要加快脫硝設(shè)施的改造投入，同時(shí)，還要加強(qiáng)對(duì)脫硝設(shè)施的運(yùn)行維護(hù)管理，使脫硝設(shè)施能長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行，確保N O x排放濃度長(zhǎng)期達(dá)標(biāo)。