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經驗交流
 
火電廠選擇性催化還原(SCR)法 脫硝技術中的幾個問題
來源:大唐略陽電廠監理部 王宏福 | 發布時間:2014-10-09 | 瀏覽:2835次 【關閉此頁

摘要   本文以火電廠脫硝技術——選擇性催化還原(SCR)法應用的角度,分析了該技術在火電廠運行實踐中出現的設備熱膨脹、堵塞等問題,提出了作者的見解,供脫硝技術采用各方借鑒。

【關鍵詞】  SCR  技術  問題

 隨著我國電力行業的快速發展,控制燃煤電廠大氣污染物排放,改善我國的空氣質量、保護環境已成為一項重要而緊迫的工作任務;國家頒布了新的環保標準,并逐步提高了排污的收費,企業的節能減排積極性高漲,在此情況下,近年來脫硝技術在我國火力發電廠呈現出“爆發式”發展。

選擇性催化還原(SCR)法應用于火力發電廠,其工藝系統布置于鍋爐省煤器與電除塵器之間處理煙氣,還原劑采用液氨、尿素或氨水,副產品為氮氣和水隨煙氣排放。該脫硝技術因脫硝效率高、無二次污染、運行可靠性高等優點,在火力發電廠脫硝技術中較多采用,但SCR工藝系統在實踐中出現以下問題,需要引起脫硝技術的設計、設備制造、安裝、調試、運行、檢修等方面的重視。

1、設備的熱膨脹問題

1.1煙道的熱膨脹問題

SCR工藝系統煙道的熱膨脹問題,表現在煙道受熱后發生不同程度的位移,其一,導致支墩、限位器變形或破壞,鋼梁彎曲或焊縫拉裂,煙道變形或焊縫拉裂而漏風,這些狀況多出現在從鍋爐省煤器煙道出口90°轉彎后進入脫硝系統的煙道上。如某電廠2×330MW SCR系統入口煙道,SCR系統通煙后煙道即發生位移,試運中煙道支墩12個出現不同程度的變形、損壞,目前仍在觀察運行;為保證設備安全、SCR系統的投入率,EPC單位提出了改進方案并已供彈簧吊架等設備到現場,電廠計劃在A檢中將兩側煙道的12個支墩全部拆除,在原支架位置設置彈簧吊架。又如某電廠2×600MW SCR系統試運中檢查發現,入口煙道膨脹造成兩側煙道共3個限位器損壞,只能按運行中煙道的實際膨脹量,移動、重做限位器,SCR系統再次投入后該部位膨脹量在正常范圍。

其二,造成拉桿變形或限位機構損壞,導致煙道變形或煙道焊縫拉裂、膨脹節損壞、膨脹節兩側煙道錯口而漏風,這些現象多出現在脫硝反應器入口膨脹節兩側煙道,直接影響脫硝效率。如某電廠2×660MW SCR系統,反應器入口膨脹節前煙道限位機構虛焊,拉裂膨脹節,導致大量漏風,脫硝效率受到影響。

1.2反應器的熱膨脹問題

SCR工藝系統反應器的熱膨脹問題,表現在反應器頂部凹陷,反應器出口錐體部位支撐位移、反應器出口錐體部位與出口煙道連接的膨脹節拉裂、反應器殼體變形或焊縫拉裂。如某電廠2×330MW SCR系統投入運行后,設備保溫中發現,反應器頂部殼體四周因有壁板及槽鋼支撐基本完好,其余部位整體有凹陷,頂部殼體中間部位凹陷最深,構成了SCR工藝系統嚴重的設備隱患。某電廠2×660MW SCR系統運行后,發現反應器出口錐體部位中部垂直支撐位移,反應器殼體一側鋼板焊縫拉裂,事后利用機組停運機會對垂直支撐重新布置,補焊拉裂的殼體鋼板,目前運行良好。

SCR工藝系統煙道、反應器的熱膨脹問題,一般在SCR工藝系統通煙氣后就會有不同程度的表現,大多數在試運階段逐步惡化。分析原因主要為設計單位對SCR系統煙道、反應器受熱后的膨脹方向判斷不準、膨脹量計算有出入,表現在引進技術沒有消化吸收,不分具體情況、機組大小而盲目套用;市場需求強烈,設計出圖快而沒有認真推敲;個別原因是施工質量差所致。

2、熱解爐堵塞問題

2.1熱解爐及出口氨空氣混合物管道尿素結晶堵塞

在SCR工藝系統采用尿素或氨水做還原劑時,熱解爐內局部溫度低于尿素溶液結晶溫度時,尿素析出結晶,噴入的尿素溶液或氨水接觸已結晶的尿素晶體時,晶體逐步增大,直至堵塞熱解爐并向上部結晶,嚴重時結晶體會堵塞至噴槍稍上部位,SCR系統被迫停止運行。此時需要打開熱解爐人孔門處理尿素結晶體,熱解爐因尿素結晶堵塞處理往往會造成SCR系統較長時間退出運行。

SCR系統運行中,當尿素溶液濃度較低或較高、尿素溶液溫度低于控制溫度、噴槍霧化不好等原因時;或為提高脫硝效率,加大噴氨量,噴入熱解爐的尿素溶液或氨水不能全部被熱空氣攜帶進入噴氨格柵,尿素溶液或氨水就會在熱解爐內壁面集聚,從熱解爐底部或從膨脹節流出。此時,熱解爐內噴槍部位以下溫度有所降低,當熱解爐內溫度低于尿素的結晶溫度時就會發生尿素結晶現象,尿素的結晶還與尿素溶液濃度有關。某電廠2×600MW SCR系統安裝完成后在冬季試運行(熱解爐已完成保溫,上部設計運轉層小室,下部則裸露在大氣中),熱解爐下部曾發生兩次尿素結晶現象,導致試運中斷,業主組織EP單位及調試人員、工程監理、施工單位共同分析原因。后經調整氨液濃度、保持氨液溫度高于設計溫度5-10℃,同時決定在熱解爐下部設計安裝房間隔離冷空氣以保溫。SCR系統試運行中,采取的保溫措施包括,在熱解爐下部搭設帳篷、在管道上裹保溫氈毯,熱解爐下部房間暖氣未接通前裝空調,順利完成時了試運工作。經回訪,該廠SCR系統運行近兩年來再未發生熱解爐尿素結晶堵塞現象。

應該說明的是,SCR系統運行中,尿素溶液或氨水的溫度不能低于50℃;尿素溶液結晶現象不僅發生在熱解爐,SCR工藝系統中尿素溶液制備系統及輸送管道以及氨水輸送管道也會發生尿素結晶堵塞現象。尿素結晶體堅硬,利用鋼釬、鐵锨、鎬頭等清除困難,費時耗力。建議設計單位在易結晶部位的設備或管道上設計疏水管,在氨液、熱解爐區域設計布置廠用蒸汽管道,一旦發生尿素結晶現象,用廠用蒸汽吹掃,尿素結晶體遇蒸汽迅速化解,以液態氨液從疏水管排出,SCR系統可盡快恢復運行。已投入運行的SCR工藝系統,可利用檢修機會進行加裝改造。

2.2熱解爐出口及氨空氣混合物管道積灰堵塞

熱解爐出口及氨空氣混合物管道轉彎處,特別是SCR系統中熱解爐布置位置較低,熱解爐出口氨空氣混合物管道經90°轉彎后,又經90°轉彎向上進入噴氨格柵,在連續轉彎的管道部位更容易發生熱解爐及氨空氣混合物管道的積灰堵塞現象。

SCR工藝系統,無論稀釋風采用熱一次風還是熱二次風,只要是經過回轉式空氣預熱器加熱而來,稀釋風中總會攜帶灰塵,灰塵量的大小,與煤質、鍋爐的燃燒狀況、回轉式空氣預熱器的運行工況等因素有關。稀釋風中攜帶的灰塵進入熱解爐后的瞬間,因通流面積突然增大流速迅速降低,灰塵呈懸浮狀態被噴入的尿素溶液或氨水淋濕,淋濕的灰塵相互撞擊而粘結增大。當噴入的尿素溶液或氨水不能被稀釋風完全攜帶時,灰塵相互撞擊粘結增大的情形更加嚴重,較大的淋濕灰塵落下粘接在熱解爐壁面及出口的彎管處,或氨空氣混合物輸送管道其他部位及轉彎處,以管道轉彎處積灰最為嚴重。SCR系統運行中,氨空氣混合物輸送管道中的積灰可能被烘干、破碎而再次被氨空氣混合物所攜帶,不能被攜帶的破碎灰粒,則會因氨空氣混合物風向的變化等原因在管道轉彎處逐漸堆積。

熱解爐出口及氨空混合物管道因積灰堵塞,是緩慢形成的,并且長期經高達600℃左右氨空氣混合物氣體的沖刷、熱解,積灰呈多孔性堅硬的固體。熱解爐布置位置較低的SCR系統中,一般在半年或稍長時間便會發生熱解爐出口及氨空氣混合物管道積灰堵塞現象。處理管道堵塞時需要割開轉彎處管道,清理積灰,造成SCR系統較長時間退出運行。目前的SCR工藝系統,沒有在氨空氣混合物管道轉彎處等部位設計排灰裝置。建議設計單位在熱解爐出口氨空氣混合物管道,尤其是在管道轉彎處設計排灰裝置,已投入運行的SCR工藝系統,可利用檢修機會進行改造加裝。在SCR系統運行中,排灰應作為一項定期工作長期執行。

3、其他問題

3.1脫硝改造

對鍋爐預留煙氣脫除氮氧化物裝置的空間,承擔脫硝改造的設計單位應全面收集資料,尤其要認真做好現場的實際測量,在此基礎上拿出初步設計文件,發電廠、設計、監理、設備制造、安裝、調試各單位應共同開好第一次設計聯絡會,方可進入下一步工作,否則,脫硝改造開始后問題百出,脫硝改造工作也不能取得預期的效果。某電廠2×600MW第一臺機組SCR脫硝改造開始后,在脫硝鋼架的安裝中發現鋼梁不是長、就是短,鋼架安裝艱難。經多方查找原因發現,設計單位沒有到現場認真實際測量,而是以發電廠提供的竣工圖為依據進行設計。處理討論中,設計單位、發電廠各為自己辯護,爭論不休,暴露出設計單位科學嚴謹的態度欠缺,發電廠在竣工驗收某些環節中認認真真的走形式。最終,對正施工的脫硝鋼架以實際為準進行改造,第二臺機組鋼架重新設計;設計單位拿出鋼架補強方案,經第三方確認后對兩臺機組的脫硝鋼架進行了補強,脫硝改造工期延長近三多月。

3.2尿素車間的工作環境

SCR工藝系統一般設計要求尿素溶液(或氨水)的制備、儲存、輸送溫度≥50℃,在此溫度下尿素溶液開始分解為縮二脲、氨氣、碳酸氨、氨基甲酸鹽,可以聞到刺鼻的氨的氣味,此外尿素溶液還有腐蝕性。因此,尿素車間尿素溶液的制備、儲存設備具有防腐能力,且應嚴密無漏,制備、儲存罐體的排氣應用管道排至車間外,尿素車間應有換氣扇。某電廠2×330MW SCR系統的尿素溶液制備采用人工倒料、斗提機將尿素顆粒輸送至尿素溶液制備罐來制備尿素溶液,冬季尿素車間氨味還能忍受,其他季節工作一會兒就需到車間外呼吸新鮮空氣。尿素車間工作環境(或條件)惡劣,EPC單位只能重新設計,在尿素車間施工并經防腐完成了地下槽箱,用做尿素溶液的制備,原尿素溶液制備罐擬改為尿素溶液儲備罐,等待停機的機會進行系統的改造施工。

 

 

 

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