李海浩

（華能銅川照金電廠，陜西銅川 727100）

脫硝系統(tǒng)熱解爐結(jié)晶原因分析與預防措施

李海浩

（華能銅川照金電廠，陜西銅川 727100）

華能銅川照金電廠＃1機組脫硝系統(tǒng)改造投運后，出現(xiàn)了熱解爐結(jié)晶堵塞情況，對熱解爐結(jié)晶的原因進行了分析，提出了檢修維護和運行監(jiān)視兩方面的預防措施，保證了脫硝系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行。

脫硝系統(tǒng)；尿素；熱解爐；結(jié)晶；預防措施

1 機組概況

華能銅川照金電廠＃1，＃2機組脫硝系統(tǒng)采用選擇性催化還原法（SCR）脫硝工藝，采用尿素熱解制備脫硝還原劑，SCR系統(tǒng)的布置方式為高飛灰區(qū)布置方式，即將SCR布置在省煤器與空氣預熱器之間，每臺鍋爐布置2個SCR反應器，不設(shè)置反應器旁路。在燃用設(shè)計煤種及校核煤種、鍋爐負荷為40%～100%額定負荷、處理100%煙氣量的條件下，保證脫硝效率不小于67%，出口NOx質(zhì)量濃度穩(wěn)定控制在100mg／m3以下。催化劑采用蜂窩式催化劑，按“2+1”設(shè)置。

尿素由人工經(jīng)卸料口倒入設(shè)置在地面下的溶解罐內(nèi)，在攪拌器的攪動下，用已經(jīng)預熱的除鹽水將干尿素溶解成質(zhì)量分數(shù)為40%～50%的尿素溶液，通過輸送泵輸送到尿素溶液儲罐。尿素溶液經(jīng)由循環(huán)泵、計量與分配裝置、霧化噴嘴后噴入熱解爐內(nèi)，在350～600℃的高溫熱風條件下熱解生成NH3，H2O和CO2，分解產(chǎn)物與熱風在熱解爐內(nèi)混合均勻后噴入脫硝系統(tǒng)。脫硝流程如圖1所示。脫硝系統(tǒng)熱解爐材質(zhì)為304不銹鋼，熱解爐內(nèi)徑約1575mm，高度約12m，每臺熱解爐配置4支尿素噴槍。

2 熱解爐內(nèi)部結(jié)晶事件經(jīng)過

2012-12-08 T 14：40，＃1鍋爐脫硝系統(tǒng)改造168 h試運行結(jié)束后，運行人員監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)熱解爐入口壓力從1.94 kPa瞬間上升至3.26 kPa，電加熱器入口風量由42714m3／h降至36464m3／h，渦流混合器入口壓力A側(cè)由0.22 kPa降至0.14 kPa，B側(cè)由0.10 kPa降至0 kPa，熱解爐出口溫度逐漸從356℃降至348℃，尿素總流量維持在0.4m3／h未變化；14：40，電加熱器入口風量電動調(diào)門由32.7%開至36.4%，初步分析可能為熱解爐內(nèi)部結(jié)晶塊掉落導致系統(tǒng)風壓及風量波動；20：39，運行人員監(jiān)盤再次發(fā)現(xiàn)熱解爐熱一次風電動總門由33%逐漸開大，總風量逐漸下降，熱解爐入口壓力由2.9 kPa逐漸上升，A／B側(cè)SCR渦流混合器壓力由0.22／0.08 kPa逐漸下降；21：45，熱解爐一次風電動總門開至63%，熱解爐入口壓力上升至5.90 kPa，A／B側(cè)SCR渦流混合器壓力下降至0.06／0 kPa。

圖1 脫硝流程

分析以上情況，判斷熱解爐內(nèi)部局部結(jié)晶堵塞，隨后停運＃1鍋爐脫硝系統(tǒng)。2012年12月9日，將熱解爐打開檢查，發(fā)現(xiàn)熱解爐人孔門部位已被結(jié)晶體堵死，熱解爐內(nèi)部積存約7m3的白色膏狀結(jié)晶體（如圖2所示）。白色膏狀結(jié)晶為尿素溶液未分解直接遇冷點凝結(jié)形成的，具體位置為熱解爐＃1，＃4尿素噴槍下方1.5m左右及熱解爐出口?426mm管道水平段約1.0m部分（如圖3所示）。

圖2 白色膏狀結(jié)晶體

圖3 熱解爐結(jié)晶部位示意

3 結(jié)晶原因分析

（1）熱解爐布置在爐后右側(cè)L3-L5，N3-N5鋼架之間，標高18.1～38.4m。熱解爐進行局部封閉，人孔門位置以下未進行井身封閉，左側(cè)背風面與右側(cè)迎風面存在15℃左右的溫差。初步判斷結(jié)晶原因為冬季室外溫度較低，迎風面散熱損失大于背風面，熱解爐內(nèi)部絕熱環(huán)境被破壞，存在冷點，最終導致結(jié)晶。

（2）尿素噴槍霧化空氣流量設(shè)計值為24m3／h，而實際運行中為16m3／h，霧化空氣流量偏低，霧化效果減弱，當尿素噴槍流量偏大時，霧化空氣流量與之不匹配，尿素形成液滴掉落在熱解爐內(nèi)壁上結(jié)晶。

（3）單支尿素噴槍設(shè)計最大流量為0.12m3／h，而實際運行中達到0.17m3／h，超出設(shè)計允許最大值，尿素霧化效果不良，尿素液滴掉落在熱解爐內(nèi)壁上形成結(jié)晶。

（4）尿素溶液噴量超過設(shè)計值，導致熱解爐內(nèi)部溫度降至尿素分解溫度以下，尿素溶液熱解后再次結(jié)晶。

4 預防措施

4.1 檢修維護方面

（1）在環(huán)境溫度較低的地區(qū)，將熱解爐本體四周用保溫板進行封閉，防止熱解爐外壁形成局部低溫區(qū)而引起內(nèi)部結(jié)晶。

（2）尿素噴槍的霧化空氣流量必須滿足霧化要求，建議檢修維護人員每2周對尿素噴槍霧化情況進行一次全面檢查，防止霧化不好。

（3）建議利用機組調(diào)停備用或檢修機會，檢查熱解爐內(nèi)部結(jié)晶情況，以便及早發(fā)現(xiàn)問題并及時進行處理。

（4）重點加強熱解爐、尿素噴槍、噴氨管道等區(qū)域保溫的檢修及維護，確保保溫良好。

（5）脫硝系統(tǒng)的尿素溶液管道、尿素噴槍沖洗水管道必須使用不銹鋼，不能采用碳鋼，防止生成鐵銹進入尿素噴槍引起堵塞或出現(xiàn)霧化效果不良的情況。

4.2 運行監(jiān)視方面

（1）運行巡檢人員必須對各尿素噴槍霧化空氣壓力、流量以及各尿素噴槍母管壓力進行檢查對比（正常運行參數(shù)：霧化空氣流量為18～24m3／h，霧化空氣壓力為0.55MPa左右，尿素噴槍壓力為0.25 MPa左右），發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常，應及時查找原因并進行處理。

（2）運行人員應根據(jù)尿素溶液調(diào)節(jié)閥門同一開度情況下對應的尿素溶液流量來判斷尿素溶液噴槍是否堵塞或脫落，對堵塞的尿素溶液噴槍必須及時停運并清理或更換噴頭。

（3）鍋爐正常運行中，通過燃燒調(diào)整，盡量降低爐膛出口NOx排放質(zhì)量濃度，以減少尿素溶液的消耗量，防止尿素耗量過大而引起熱解爐內(nèi)部結(jié)晶。

（4）正常運行時控制脫硝系統(tǒng)所耗尿素溶液總量不超過設(shè)計值，并保持各尿素噴槍出力平衡，增加尿素溶液耗量時要緩慢進行，避免出現(xiàn)突然大幅增加流量的情況而造成熱解爐內(nèi)部溫度突降。

（5）在滿足脫硝系統(tǒng)排放指標的情況下，可適當降低尿素溶液質(zhì)量濃度，建議控制在1120～1130 kg／m3。

（6）避免在熱解爐內(nèi)部溫度不滿足要求的情況下噴入尿素溶液，投運尿素噴槍時熱解爐尾部溫度必須在350℃以上，正常運行中在電加熱器功率許可的情況下，控制熱解爐尾部溫度在360～380℃。

（7）定期對電加熱器入口熱一次風量、電動調(diào)門開度、熱解爐前后差壓及電加熱出口溫度等參數(shù)進行對比分析，發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常應及時進行分析處理。

5 結(jié)束語

此次熱解爐結(jié)晶的分析、判斷及處理，為脫硝系統(tǒng)的運行維護積累了寶貴的經(jīng)驗，并以此制訂了可行的預防措施，有效避免了此類事件的再次發(fā)生。

［1］Q／HNTD-102.03—2012華能銅川照金電廠集控運行規(guī)程第2卷：輔機規(guī)程［S］.

［2］裴慶春，章新偉SCR尿素熱解系統(tǒng)尿素結(jié)晶的預防與對策［J］.中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2012（4）：49-52.

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［5］李建超.帶熱解爐的燃煤機組脫硝系統(tǒng)工程實踐研究［R］.保定：華北電力大學，2014.

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（本文責編：劉芳）

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：1674-1951（2015）06-0007-02

李海浩（1983—），男，山西平遙人，工程師，從事電廠生產(chǎn)技術(shù)管理方面的工作（E-mail：lihaihao123＠126.com）。

2015-01-19；

2015-05-26