空氣預(yù)熱器堵塞處理措施

王俊杰

（華北電力大學(xué)能源動力與機(jī)械工程學(xué)院，保定 071000）

近年來，我國大氣環(huán)境日趨嚴(yán)峻，特別是華北一帶惡劣天氣頻發(fā)。為此，相關(guān)部門展開了多項(xiàng)工作。2012年1月1日，被稱為“史上最嚴(yán)”的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）實(shí)施[1]。因此，國內(nèi)大中型燃煤機(jī)組都在進(jìn)行環(huán)保設(shè)備的升級改造。

國內(nèi)絕大多數(shù)火力發(fā)電廠煙氣脫硝技術(shù)為選擇性催化還原法（SCR），但是SCR脫硝系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)了NOx排放超標(biāo)、催化劑磨損、空氣預(yù)熱器堵塞等問題。其中，空氣預(yù)熱器堵塞問題最為嚴(yán)重，使流動過程中的阻力增大，風(fēng)機(jī)的能耗增加，嚴(yán)重時(shí)需要停機(jī)清理空氣預(yù)熱器。因此，研究如何防止空氣預(yù)熱器堵塞對電廠的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)性都具有重要的意義。

1 SCR脫硝機(jī)組空氣預(yù)熱器堵塞的原因

脫硝系統(tǒng)在脫除煙氣中的NOx時(shí)，同時(shí)會將煙氣中的SO2氧化成SO3，逃逸的氨與SO3反應(yīng)生成硫酸氫氨和硫酸氨。可能存在的反應(yīng)如式（1）、式（2）所示。

硫酸氨為粉末狀，可以用吹灰器去除，而硫酸氫氨的沸點(diǎn)為350℃，熔點(diǎn)為147℃，在空氣預(yù)熱器溫度范圍內(nèi)發(fā)生氣、液、固三相形態(tài)的轉(zhuǎn)變[2]。冷凝在空預(yù)器蓄熱片表面的液相硫酸氫氨黏性極強(qiáng)，容易黏附飛灰顆粒，導(dǎo)致蓄熱片間通道變小，空氣預(yù)熱器阻力增加，影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行[3]。

2 空氣預(yù)熱器堵塞處理措施

2.1 省煤器的分級改造

具體措施是將省煤器的受熱面拆分布置，一部分布置在SCR系統(tǒng)前，稱為高溫省煤器，較原省煤器吸熱量減少；另一部分布置在尾部煙道，使進(jìn)入空氣預(yù)熱器的煙氣溫度為原來的設(shè)計(jì)值，改造后配合圖如圖1所示[4]。

圖1 省煤器分級改造配合圖

從表1中改造前后的性能參數(shù)可以看出，改造后進(jìn)入SCR的煙氣溫度升高約20℃。

2.2 脫硝裝置噴氨優(yōu)化調(diào)整

噴氨優(yōu)化調(diào)整主要解決噴氨不均造成氨逃逸率高的問題，并且考慮流場改變對現(xiàn)場優(yōu)化效果的影響。通過改進(jìn)或優(yōu)化脫硝系統(tǒng)進(jìn)口煙道的整流裝置實(shí)現(xiàn)均勻分布，在SCR進(jìn)口煙道處加導(dǎo)流板和調(diào)整催化劑上部導(dǎo)流板的高度和角度，如圖2所示。用ANSYS模擬優(yōu)化后脫硝系統(tǒng)進(jìn)口煙道的整流裝置后的流場分布，如圖3所示。

圖2 SCR入口加裝導(dǎo)流板和催化劑上部導(dǎo)流板調(diào)整結(jié)構(gòu)

圖3 流場優(yōu)化后的分布圖

表1 改造前后性能數(shù)據(jù)對比

從模擬的結(jié)果可以看出，SCR進(jìn)口煙道加裝導(dǎo)流片和調(diào)整催化劑上部導(dǎo)流板后，SCR裝置橫截面的流場分布比較均勻，在此基礎(chǔ)上噴氨量的優(yōu)化調(diào)整效果更加明顯，可有效控制氨的逃逸。

2.3 空氣預(yù)熱器改造

硫酸氫氨沉積溫度為150～230℃，正好處于空氣預(yù)熱器內(nèi)的溫度區(qū)間。傳統(tǒng)空預(yù)器元件分為高、中、低溫3段，當(dāng)硫酸氫氨溫度區(qū)間跨越中、低溫段換熱元件時(shí)，接縫處的硫酸氫氨吸附飛灰后加劇對空氣預(yù)熱器換熱元件的堵塞和腐蝕，因此合并中、低溫段改為高、低溫段。同時(shí)，考慮到高、低溫段換熱元件主要影響性能指標(biāo)分別為換熱效率和防堵塞性能，高溫段可采用東方鍋爐集團(tuán)的DU作為換熱元件，低溫段采用NF，其為大波紋形，便于吹灰疏通，并在低溫段采用鍍搪瓷，提高元件表面光潔度和防腐蝕性能[5]。

3 結(jié)語

省煤器的分級改造，既滿足SCR脫硝系統(tǒng)對煙氣溫度的要求，也不會造成排煙溫度升高、鍋爐效率降低?；趪姲绷鲌龅膬?yōu)化，既保證了脫硝后煙氣中NOx的含量滿足環(huán)保要求，又減少了氨逃逸。合并空預(yù)器中低溫段，減少了硫酸氫氨在此處的黏附，改善了堵塞狀況；換熱元件上鍍搪瓷降低了硫酸氫氨在換熱元件上的黏附。從目前的工程實(shí)際情況來看，從化學(xué)反應(yīng)原理上阻止硫酸氫氨的生成是非常困難的，只有綜合運(yùn)用以上技術(shù)才能有效減緩空氣預(yù)熱器的堵塞。

參考文獻(xiàn)

1 李 進(jìn)，于海琴，陳 蕊.燃煤發(fā)電CO2排放強(qiáng)度計(jì)算方法解析與應(yīng)用[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2015，9（7）：3419-3425.

2 Wilburn R T，Wright T L.SCR ammonia slip distribution in coal plant effluents and dependence upon S03[J].Power Plant Chemistry，2004，6（5）：295-304.

3 劉建民，陳國慶，黃啟龍，等.燃煤脫硝機(jī)組空氣預(yù)熱器蓄熱片表面飛灰沉積板結(jié)機(jī)理研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2016，（36）：132-139.

4 徐 昶，徐 良，胡 杰，等.國內(nèi)首臺火電機(jī)組省煤器分級改造提高SCR入口煙溫實(shí)踐[J].鍋爐制造，2014，（6）：43.

5 沈 利.SCR脫硝機(jī)組空預(yù)器換熱元件的選型分析[J].電力科技與環(huán)保，2016，32（2）：26-28.