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锅炉SCR烟气脱硝空气预热器堵塞原因及具体解决方法 生物质蒸汽锅炉

发布日期:2021-07-27 10:22:02浏览次数:

某机组空气预热器在经过一段时期的运行,因入炉煤硫粉、脱硝反应器入口氮氧化物非常高,并且氨气喷出数量非常大,为此生成的硫酸氢氨引发的空气预热器出现严重堵塞的现象,烟气进口差压时常出现超标,以此对机组的出力造成了极大的影响。为此,本文针对锅炉SCR烟气脱硝空气预热器堵塞原因进行分析,同时提出具体的解决方法,望能够给大家一定的参考借鉴价值。

1锅炉SCR系统加装后的运作机理

锅炉炉膛内烟气中的SO2约有0.5%~1.0%被氧化成SO3。加装SCR系统后,催化剂在把NOx还原成N2的同时,将约1.0%的SO2氧化成SO3。在空预器中/低温段换热元件表面,SCR反应器出口烟气中存在的未反应的逃逸氨(NH3)、SO3及水蒸气反应生成硫酸氢氨或硫酸氨:

NH3+SO3+H2O→NH4HSO4

2NH3+SO3+H2O→(NH4)2SO4

当烟气中的NH3含量远高于SO3浓度的情况下,主要生成干燥的粉末状硫酸氨,不会对空预器产生粘附结垢。当烟气中的SO3浓度高于逃逸氨浓度(通常要求SCR出口不大于3μL/L)时,主要生成硫酸氢氨(ABS),生成规律见图1。

在150~220℃温度区间,ABS是一种高粘性液态物质,易冷凝沉积在空预器换热元件表面,粘附烟气中的飞灰颗粒,堵塞换热元件通道,增加空预器阻力并影响换热效果。

硫酸氢氨造成的堵灰清除起来存在非常大的难度,在比较严重的状况下需要停炉进行离线清洗。而只有了解空气预热器堵塞的原因,才能及时地采取针对性的解决方法。

2空气预热器堵塞原因分析

2.1入炉煤硫份高的影响

为了能够使得生产成本得到有效性地降低,整个机组运行过程当中,长期燃烧Sar≈1.3%的高硫煤,远大于设计原煤硫份Sar=0.9%,导致原烟气SO2浓度在2500mg/Nm3以上,流经空气预热器中的烟气有过多的SO3,容易与液氨反应生成硫酸氢铵,硫酸氢铵属于一种有着较强粘性的一种物质,其会慢慢地在空气预热器当中的换热元件外表上不断沉积,进而导致空气预热器发生堵塞的现象。

2.2脱硝率过高的影响

随着目前国家对环保排放指标参数要求的严格化,考核的不断加重,为能够避免考核,整个机组的运行的过程当中,一般脱硝率会处在87%~95%的范围,锅炉喷入较多的液氨,会造成氨逃逸非常高的情况出现。在氨逃逸量较高的情况下其会与烟气当中包含的SO3发生一定的反应生成硫酸氢铵,而液态硫酸氢氨极易附着在空气预热器传热元件表面,随着慢慢地捕捉飞灰,逐渐会有融烟状的积灰形成,久而久之便会导致整个空气预热器发生堵塞。

2.3烟气飞灰的影响

此锅炉设计燃煤灰分为Aar=11.8%,我们从2015年4~6月份入炉煤检验的报告统计中了解到:共有82天超出设计值,最高入炉煤灰分达到25%,高灰分运行是最终导致空气预热器发生堵塞的一个主要影响因素。

2.4空气预热器冷端的吹灰压力的影响

因空气预热器设计方面存在问题,空气预热器的设计中仅包含蒸汽吹灰,并无高压水冲洗。在空气预热器运行的过程当中,空气预热器吹灰次数平均一日两次,吹灰蒸汽压力达到1.7~1.8Mpa。因压力过低,吹扫次数非常少,但是最终所达到的吹灰成效并不乐观,极易导致空气预热器有堵塞的现象发生。

2.5炉膛燃烧氧量的影响

公司曾委托某研究所对机组热力性能进行相关试验,从而便发现,空气预留器入口中烟气氧测量与计算上存在一定的错误,其中显示值非常低,这就会导致机组在正常运行的过程当中,实际氧量过高,从而便会生成非常多的Nox,为能够保证脱硝率需增加液氨的数量,这样便会造成氨逃逸过高的情况出现,

2.6脱硝反应器入口NOx浓度的影响

机组运行中,负荷率在超出75%额定负荷的情况下,脱硝反应器入口NOx浓度在310~350mg/Nm3之间,反应器入口NOx偏高,为能够更好地确保脱硝效率,便需对液氨量进行添加,从而便会造成氨逃逸过高的现象出现。

2.7机组启动过程中的影响

在一年当中,平均机组共启停4次,并且,锅炉从点火到发电机并网运行,最长一次时间共用50小时,锅炉启动过程中,炉膛温度低燃烧不完全,造成燃料积存在尾部烟道,空易造成空气预热器堵塞。

3空气预热器堵塞具体解决方法

3.1将入炉的煤硫粉的设定值控制在Sar≯0.9%的范围,尽可能地将原烟气SO2的浓度掌控在<1500mg/Nm3的情况,这样便能够很好的减少预热器当中烟气出现过多的现象;此外,需对脱硝系统中的喷氨量进行科学合理性的掌控,要确保脱硝率不可高出85%的范围,尽可能地将其掌控在80%-85%之间,其中,氨逃逸不可高出3.0ppm,这样才能够将氨逃逸发生的可能性降到最低的程度。

3.2锅炉停止期间,需对空气预热器进行持续性吹灰处理,锅炉正常运行状态下,要不断强化对空气预热器冷段吹灰的处理,其中需将吹灰蒸汽压力提升到2.5Mpa,平均吹灰次数每日不可小于4次。在高负荷阶段,若空气预热器差压非常大,那么则需要适当的增加吹灰次数。

在磨煤机出力情况较好的情况下尽可能地不启动顶层磨煤机,以免会有大量的一、二风量进入到炉膛当中,造成氮氧化物的生成,尽可能地将脱硝反应器入口的NOx浓度掌控在300mg/Nm3以内的范围。

3.3整个锅炉运行的过程当中,可确保轻微缺氧的一种状态,把脱硝反应器入口NOx浓度掌控在低于300mg/Nm3的范围,千万不能有过度缺氧运行的情况发生,可将脱硫吸收塔入口CO浓度的实际状况作为参考,尽可能地把整个数值控制在150mg/Nm3以下;挑选最佳的煤种搭配方式,将入炉煤灰进行科学合理性的掌控,进行燃煤灰分的正确设计,将烟气的飞灰量减少到最低的程度。

有效地利用好小修时间,增加空气预热器当中冷段高压水冲洗,同时制定明确的冲洗机制。

3.4启停炉地过程当中,尽可能地将并网时间缩减到最小,最好能够掌控在十个小时的范围。同时,需增加氧量,这样才能够达到完全性燃烧。空气预热器持续性吹灰,进而有效地缩减燃料积存于烟道的尾部。按照实际运行状况及最终的检查结果,在机组安排接下来的大修过程中,可在空气预热器冷断选用“搪瓷”传热元件,搪瓷可以隔断腐蚀物,并且要保证外表整洁,容易清扫干净。

3.5对脱硝系统实施优化处理,合理降低氨逃逸率。因脱硝系统氨逃逸过程中形成的硫酸氢氨会造成空气预热器有堵塞的现象发生,为此需对脱硝系统进行合理性的优化,在脱硝率达到规定的基础上,适当地减少氨逃逸数量,进而将空气预热器堵塞发生的可能性降到最低的程度。

4结束语

目前,脱硝锅炉空气预热器堵塞的情况时有发生,这种现象的出现不但会造成设备的损坏,并且会给机组的经济效益造成极大的影响,需电厂承受巨大的经营负担。文章通过对锅炉SCR烟气脱硝空气预热器堵塞原因的分析,提出具体的解决方法,可将硫氨酸氢氨对空气预热器造成的影响减少到最低的程度,从而减少了空气预热器堵塞发生的可能,确保整个机组在安全的状态下高效率运行,保证了电厂的经济效益。

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