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SCR--催化剂
(选择性催化还原)
声波清理已经成为许多OEM厂商在SCR系统中应用的首选了。声波能清理是在不对催化剂成分侵蚀的情况下对选择性催化还原催化剂进行清理的一种可行而有效的技术。
引风机
声波清理系统的声波喇叭可以被用来消除失衡的情况,清理难以触及的部件,建立一个统一的清理模式,以及缩减人工清理的频率。声波清理还可能可以减小引风机的功率要求。
热交换器和节热器--减少并消除管道沉积物
无论发电站是为了满足本地用电需求,还是将电输出并销售给配电公司,只有当发电站锅炉的受热面上污垢结焦最小化时,锅炉才能高效运作.声波清洁正是利用低频绕射的声波全向清洁锅炉所有死角。
这就意味着,这不仅需要气源管要保证充足的压差到达锅炉,而且为了提高受热面热效率,声波吹灰器对受热面全面清洁的同时也需要保持充足的压差。
SCR工艺在阳城电厂600MW机组的应用
阳城电厂(2×600MW)SCR烟气脱硝工程选用的催化剂是丹麦托普索公司的波纹状催化剂,型号DNX-464;还原剂为纯液氨方式;反应器布置为高尘垂直布置(即反应器布置在锅炉省煤器与空预器之间);不设置省煤器旁路(省煤器出口烟温达到本脱硝装置设计温度,没有必要设置旁路来提高脱硝装置入口烟温),设置烟气旁路系统。在设计煤种及校核煤种、锅炉最大工况、处理100%烟气量条件下脱硝效率不小于80%。该工程自投运一年来,运行情况良好,达到设计脱硝效率,同时也暴露出一些问题。
1、脱硝系统对空预器运行产生的影响及对策
经过SCR反应器后,烟气中残余φ(NH3)为3×10-6、SO3和H2O可能形成硫酸氢氨,在温度150~230℃内会在下游空气预热器的中温段和冷端形成粘稠物,从而腐蚀和堵塞冷端。因此对空气预热器结构材料进行特殊设计:
(1)根据烟气条件的对空气预热器合理设计和选型;增加蓄热元件冷段换热面积(冷段高度由原来的300mm增加到800mm)
(2)空气预热器冷段层采用光洁、耐腐蚀的搪瓷传热元件。采用这种传热元件可以隔断腐蚀物(硫酸氢铵和由SO3吸收水分产生的H2SO4)和金属接触,而且表面光洁,易于清洗。
(3)为防止发生硫酸氢氨堵塞,换热元件采用大波纹的板型,以增大烟气流通截面积。
(4)空气预热器上部及下部均设置伸缩式蒸汽吹灰器(原来只在预热器上部设置伸缩式蒸汽吹灰器)从而防止堵塞及腐蚀的发生。
(5)空气预热器设置有效的高压水清洗装置,使预热器在使用过程中高压水流能自由的对其进行清洗。
(6)在高压水不能有效缓解预热器堵灰时,可在停炉阶段用大量水冲洗设备彻底清洗转子。
2、脱硝系统对锅炉运行的影响及对策
(1)SCR反应器的设置增加了引风机的阻力,必须增加引风机的功率才能满足炉膛负压维持在设定值附近,为此把引风机的轴功率由2343kW增加到2922kW。
(2)脱硝系统的投运造成锅炉排烟温度的升高。原因有2个方面:一是由于SCR 反应器中的化学反应是放热反应,烟气经过SCR 反应器后的温升随锅炉负荷的增加而增加,最高可达60℃,导致空预器的入口烟温过高,严重威胁空预器的安全运行。二是为了防止空预器的堵塞,对其结构材料的特殊设计导致空预器漏风增加,换热减弱,空预器后烟温升高,一、二次风温降低。针对锅炉排烟温度高问题,建议运行中加强监视,通过调整锅炉的燃烧降低锅炉出口烟温。在停机大修时对空预器进行彻底检查,适当减小密封间隙,消除漏风大的问题。
(3)由于SCR 反应器布于省煤器后,在省煤器出口形成较大的转角,烟气流向发生较大的改变,导致省煤器积灰严重,省煤器灰斗输灰量增大,经常发生堵灰问题。同时由于省煤器的换热减弱,省煤器出水温度降低,省煤器出口烟温升高。降低了锅炉的经济性。
3、SCR脱硝系统存在的问题及对策
(1)测量仪表性能不良,测量数据不准确且运行不稳定,故障率高。导致脱硝效率不能投自动,只能由运行人员根据锅炉负荷、锅炉燃烧状况及脱硝效率计算值手动调整SCR反应器的喷氨量。以达到设计的脱硝效率。不仅加大了运行人员的工作强度,而且难以保证脱硝效率的稳定,降低了环保设备的利用率。建议利用大修积灰,将各个测量设备重新校验,必要时进行更换。进一步优化热工逻辑,使反应器的喷氨两及时满足脱硝效率的需要,尽量做到不欠喷,不过喷,兵器维持脱硝效率稳定。
(2)液氨蒸发器出力不足,气氨温度过低。由于SCR 反应器喷入的氨为气态,而氨的运输、储存为液态。这就需要一个液氨的气化设备—液氨蒸发器。实际应用中,液氨蒸发器加热出力不足,气氨温度太低。特别是高负荷时,由于氨的需求量大增,气氨温度低至-20℃以下。严重影响SCR 反应器的脱硝效率,甚至危及到催化剂的安全,缩短催化剂的使用寿命。建议彻底检查加热装置,找出问题的根源。确属设计出力不足,应重新设计,加大蒸发器的加热能力。
(3)SCR 脱硝催化剂的工作温度在317~457℃,由于省煤器积灰和反应器反应放热的影响,经常导致SCR 反应器出口温度超限,反应器被迫退出运行。同样,在进行省煤器吹灰后,省煤器出口温度大幅下降,SCR 反应器入口温度过低,反应器也要被迫退出运行。同时加上锅炉负荷的变化,使SCR 反应器投退非常频繁。建议征求托普索公司的意见,在不影响催化剂使用寿命的情况下适当加大反应器的工作温度范围。同时适当缩短省煤器的吹灰周期,缩小每次省煤器吹灰后烟气温度的变化幅度。
(4)催化剂堵塞严重,其前后烟气差压过大。SCR反应器投运初期,每层催化剂的烟气差压在100~150 Pa。投运一年后,每层差压增加至250~300 Pa,说明催化剂的堵塞相当严重。虽然不断缩短催化剂的吹灰周期,但效果不明显。催化剂堵塞不仅增加了锅炉烟气通道的阻力,影响了锅炉的安全运行,加大了引风机的出力,增加了厂用电率,而且导致脱硝效率的下降,液氨消耗量的增加。同时增加了硫酸氢氨等有害物质的产生量。建议停运SCR 反应器,进行人工机械清理催化剂,根据堵塞情况,分析原因,优化催化剂的吹灰。重新确定吹灰周期,必要时提高吹灰汽源压力。
(5)稀释风机性能不良,出力不可调且偏低,风机的故障率高。系统设计三台稀释风机,2 台运行,1台备用。低负荷时,系统喷氨量较小,由于稀释风量固定,氨气的浓度较小。同样在高负荷时,氨气的喷入量增大4~5 倍,浓度相应增加4~5 倍,导致氨-空气混合箱内氨浓度超限报警(设计浓度≤5%)。两种情况下,脱硝效率都会降低,从而增加了氨气的消耗,增大氨气的逃逸率,同时增加了硫酸氢氨等有害物质的产生量。加大了催化剂和空预器的堵塞,增加了空预器金属换热面的腐蚀。建议对3 台风机进行改造,解决出力低的问题,同时在风机的入口加转装可调挡板,调节风机出力。
(6)系统多个挡板(SCR 反应器出、入口及旁路挡板)操作性能不良,经常卡涩或远方操作不灵。由于整个SCR 系统处于锅炉尾部烟道,各挡板操作都要影响锅炉烟道的阻力,从而影响烟气的排出,对整个锅炉的燃烧安全至关重要。各挡板如不能迅速灵活地开关,很可能导致锅炉燃烧不稳,甚至发生锅炉灭火事故。因此必须加大对各挡板的检修力度,必要时更换故障挡板。
4、运行结果
经过近一年半运行经验的积累,各项技术措施的落实,特别是利用大修机会,对整个脱硝系统彻底检查消缺。装置的利用效率和性能大大提高,故障率大幅下降.已经完全达到甚至超过了设计脱硝效率。根据笔者的经验,为了保证装置的安全稳定高效运行,特别注意以下几点:
(1)对脱硝测量仪表定期维护检查校对,怀疑不准时立刻联系热工人员校对,及时处理,即可保证脱硝效率,又能避免喷氨过量,损害设备。
(2)运行中一定要保证气氨温度和压力在正常范围内,否则有损设备且不能保证脱硝效率。
(3)脱硝吹灰要及时,且要保证吹灰用汽压力合格,有足够的过热度,否则会造成催化剂的堵塞,降低装置的脱硝效率,增加氨的消耗,甚至造成催化剂中毒失效,缩短使用寿命。