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火电厂选择性催化还原(SCR)法 脱硝技术中的几个问题
来源:大唐略阳电厂监理部 王宏福 | 发布时间:2014-10-09 | 浏览:2607次 【关闭此页

摘要   本文以火电厂脱硝技术——选择性催化还原(SCR)法应用的角度,分析了该技术在火电厂运行实践中出现的设备热膨胀、堵塞等问题,提出了作者的见解,供脱硝技术采用各方借鉴。

【关键词】  SCR  技术  问题

 随着我国电力行业的快速发展,控制燃煤电厂大气污染物排放,改善我国的空气质量、保护环境已成为一项重要而紧迫的工作任务;国家颁布了新的环保标准,并逐步提高了排污的收费,企业的节能减排积极性高涨,在此情况下,近年来脱硝技术在我国火力发电厂呈现出“爆发式”发展。

选择性催化还原(SCR)法应用于火力发电厂,其工艺系统布置于锅炉省煤器与电除尘器之间处理烟气,还原剂采用液氨、尿素或氨水,副产品为氮气和水随烟气排放。该脱硝技术因脱硝效率高、无二次污染、运行可靠性高等优点,在火力发电厂脱硝技术中较多采用,但SCR工艺系统在实践中出现以下问题,需要引起脱硝技术的设计、设备制造、安装、调试、运行、检修等方面的重视。

1、设备的热膨胀问题

1.1烟道的热膨胀问题

SCR工艺系统烟道的热膨胀问题,表现在烟道受热后发生不同程度的位移,其一,导致支墩、限位器变形或破坏,钢梁弯曲或焊缝拉裂,烟道变形或焊缝拉裂而漏风,这些状况多出现在从锅炉省煤器烟道出口90°转弯后进入脱硝系统的烟道上。如某电厂2×330MW SCR系统入口烟道,SCR系统通烟后烟道即发生位移,试运中烟道支墩12个出现不同程度的变形、损坏,目前仍在观察运行;为保证设备安全、SCR系统的投入率,EPC单位提出了改进方案并已供弹簧吊架等设备到现场,电厂计划在A检中将两侧烟道的12个支墩全部拆除,在原支架位置设置弹簧吊架。又如某电厂2×600MW SCR系统试运中检查发现,入口烟道膨胀造成两侧烟道共3个限位器损坏,只能按运行中烟道的实际膨胀量,移动、重做限位器,SCR系统再次投入后该部位膨胀量在正常范围。

其二,造成拉杆变形或限位机构损坏,导致烟道变形或烟道焊缝拉裂、膨胀节损坏、膨胀节两侧烟道错口而漏风,这些现象多出现在脱硝反应器入口膨胀节两侧烟道,直接影响脱硝效率。如某电厂2×660MW SCR系统,反应器入口膨胀节前烟道限位机构虚焊,拉裂膨胀节,导致大量漏风,脱硝效率受到影响。

1.2反应器的热膨胀问题

SCR工艺系统反应器的热膨胀问题,表现在反应器顶部凹陷,反应器出口锥体部位支撑位移、反应器出口锥体部位与出口烟道连接的膨胀节拉裂、反应器壳体变形或焊缝拉裂。如某电厂2×330MW SCR系统投入运行后,设备保温中发现,反应器顶部壳体四周因有壁板及槽钢支撑基本完好,其余部位整体有凹陷,顶部壳体中间部位凹陷最深,构成了SCR工艺系统严重的设备隐患。某电厂2×660MW SCR系统运行后,发现反应器出口锥体部位中部垂直支撑位移,反应器壳体一侧钢板焊缝拉裂,事后利用机组停运机会对垂直支撑重新布置,补焊拉裂的壳体钢板,目前运行良好。

SCR工艺系统烟道、反应器的热膨胀问题,一般在SCR工艺系统通烟气后就会有不同程度的表现,大多数在试运阶段逐步恶化。分析原因主要为设计单位对SCR系统烟道、反应器受热后的膨胀方向判断不准、膨胀量计算有出入,表现在引进技术没有消化吸收,不分具体情况、机组大小而盲目套用;市场需求强烈,设计出图快而没有认真推敲;个别原因是施工质量差所致。

2、热解炉堵塞问题

2.1热解炉及出口氨空气混合物管道尿素结晶堵塞

在SCR工艺系统采用尿素或氨水做还原剂时,热解炉内局部温度低于尿素溶液结晶温度时,尿素析出结晶,喷入的尿素溶液或氨水接触已结晶的尿素晶体时,晶体逐步增大,直至堵塞热解炉并向上部结晶,严重时结晶体会堵塞至喷枪稍上部位,SCR系统被迫停止运行。此时需要打开热解炉人孔门处理尿素结晶体,热解炉因尿素结晶堵塞处理往往会造成SCR系统较长时间退出运行。

SCR系统运行中,当尿素溶液浓度较低或较高、尿素溶液温度低于控制温度、喷枪雾化不好等原因时;或为提高脱硝效率,加大喷氨量,喷入热解炉的尿素溶液或氨水不能全部被热空气携带进入喷氨格栅,尿素溶液或氨水就会在热解炉内壁面集聚,从热解炉底部或从膨胀节流出。此时,热解炉内喷枪部位以下温度有所降低,当热解炉内温度低于尿素的结晶温度时就会发生尿素结晶现象,尿素的结晶还与尿素溶液浓度有关。某电厂2×600MW SCR系统安装完成后在冬季试运行(热解炉已完成保温,上部设计运转层小室,下部则裸露在大气中),热解炉下部曾发生两次尿素结晶现象,导致试运中断,业主组织EP单位及调试人员、工程监理、施工单位共同分析原因。后经调整氨液浓度、保持氨液温度高于设计温度5-10℃,同时决定在热解炉下部设计安装房间隔离冷空气以保温。SCR系统试运行中,采取的保温措施包括,在热解炉下部搭设帐篷、在管道上裹保温毡毯,热解炉下部房间暖气未接通前装空调,顺利完成时了试运工作。经回访,该厂SCR系统运行近两年来再未发生热解炉尿素结晶堵塞现象。

应该说明的是,SCR系统运行中,尿素溶液或氨水的温度不能低于50℃;尿素溶液结晶现象不仅发生在热解炉,SCR工艺系统中尿素溶液制备系统及输送管道以及氨水输送管道也会发生尿素结晶堵塞现象。尿素结晶体坚硬,利用钢钎、铁锨、镐头等清除困难,费时耗力。建议设计单位在易结晶部位的设备或管道上设计疏水管,在氨液、热解炉区域设计布置厂用蒸汽管道,一旦发生尿素结晶现象,用厂用蒸汽吹扫,尿素结晶体遇蒸汽迅速化解,以液态氨液从疏水管排出,SCR系统可尽快恢复运行。已投入运行的SCR工艺系统,可利用检修机会进行加装改造。

2.2热解炉出口及氨空气混合物管道积灰堵塞

热解炉出口及氨空气混合物管道转弯处,特别是SCR系统中热解炉布置位置较低,热解炉出口氨空气混合物管道经90°转弯后,又经90°转弯向上进入喷氨格栅,在连续转弯的管道部位更容易发生热解炉及氨空气混合物管道的积灰堵塞现象。

SCR工艺系统,无论稀释风采用热一次风还是热二次风,只要是经过回转式空气预热器加热而来,稀释风中总会携带灰尘,灰尘量的大小,与煤质、锅炉的燃烧状况、回转式空气预热器的运行工况等因素有关。稀释风中携带的灰尘进入热解炉后的瞬间,因通流面积突然增大流速迅速降低,灰尘呈悬浮状态被喷入的尿素溶液或氨水淋湿,淋湿的灰尘相互撞击而粘结增大。当喷入的尿素溶液或氨水不能被稀释风完全携带时,灰尘相互撞击粘结增大的情形更加严重,较大的淋湿灰尘落下粘接在热解炉壁面及出口的弯管处,或氨空气混合物输送管道其他部位及转弯处,以管道转弯处积灰最为严重。SCR系统运行中,氨空气混合物输送管道中的积灰可能被烘干、破碎而再次被氨空气混合物所携带,不能被携带的破碎灰粒,则会因氨空气混合物风向的变化等原因在管道转弯处逐渐堆积。

热解炉出口及氨空混合物管道因积灰堵塞,是缓慢形成的,并且长期经高达600℃左右氨空气混合物气体的冲刷、热解,积灰呈多孔性坚硬的固体。热解炉布置位置较低的SCR系统中,一般在半年或稍长时间便会发生热解炉出口及氨空气混合物管道积灰堵塞现象。处理管道堵塞时需要割开转弯处管道,清理积灰,造成SCR系统较长时间退出运行。目前的SCR工艺系统,没有在氨空气混合物管道转弯处等部位设计排灰装置。建议设计单位在热解炉出口氨空气混合物管道,尤其是在管道转弯处设计排灰装置,已投入运行的SCR工艺系统,可利用检修机会进行改造加装。在SCR系统运行中,排灰应作为一项定期工作长期执行。

3、其他问题

3.1脱硝改造

对锅炉预留烟气脱除氮氧化物装置的空间,承担脱硝改造的设计单位应全面收集资料,尤其要认真做好现场的实际测量,在此基础上拿出初步设计文件,发电厂、设计、监理、设备制造、安装、调试各单位应共同开好第一次设计联络会,方可进入下一步工作,否则,脱硝改造开始后问题百出,脱硝改造工作也不能取得预期的效果。某电厂2×600MW第一台机组SCR脱硝改造开始后,在脱硝钢架的安装中发现钢梁不是长、就是短,钢架安装艰难。经多方查找原因发现,设计单位没有到现场认真实际测量,而是以发电厂提供的竣工图为依据进行设计。处理讨论中,设计单位、发电厂各为自己辩护,争论不休,暴露出设计单位科学严谨的态度欠缺,发电厂在竣工验收某些环节中认认真真的走形式。最终,对正施工的脱硝钢架以实际为准进行改造,第二台机组钢架重新设计;设计单位拿出钢架补强方案,经第三方确认后对两台机组的脱硝钢架进行了补强,脱硝改造工期延长近三多月。

3.2尿素车间的工作环境

SCR工艺系统一般设计要求尿素溶液(或氨水)的制备、储存、输送温度≥50℃,在此温度下尿素溶液开始分解为缩二脲、氨气、碳酸氨、氨基甲酸盐,可以闻到刺鼻的氨的气味,此外尿素溶液还有腐蚀性。因此,尿素车间尿素溶液的制备、储存设备具有防腐能力,且应严密无漏,制备、储存罐体的排气应用管道排至车间外,尿素车间应有换气扇。某电厂2×330MW SCR系统的尿素溶液制备采用人工倒料、斗提机将尿素颗粒输送至尿素溶液制备罐来制备尿素溶液,冬季尿素车间氨味还能忍受,其他季节工作一会儿就需到车间外呼吸新鲜空气。尿素车间工作环境(或条件)恶劣,EPC单位只能重新设计,在尿素车间施工并经防腐完成了地下槽箱,用做尿素溶液的制备,原尿素溶液制备罐拟改为尿素溶液储备罐,等待停机的机会进行系统的改造施工。

 

 

 

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