烟气脱硝装置对锅炉空预器的影响

烟气脱硝装置对锅炉空预器的影响

王丽莉,许卫国

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(1.哈尔滨电站工程有限责任公司,黑龙江哈尔滨150040;2.哈电发电设备国家工程研究中心,黑龙江哈尔滨150040)摘󰀁要:阐述了烟气脱硝装置SCR反应器投运后对空预器造成腐蚀和堵灰的原因。通过改进空预器换热元件、更改空预器布置方式和采用多介质吹灰器的方法,可以有效地解决空预器的结垢和堵灰问题。关键词:烟气脱硝;选择性催化还原(SCR);空预器

中图分类号:TK223.3+4󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁文献标识码:A󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁文章编号:

1002-1663(2008)04-0260-02

Effectoffluegasdenitrationplantonairpreheater

WANGLili,XUWeiguo

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(1.HarbinPowerEngineeringCompanyLimited,Harbin150040,China;

2.PowerEquipmentNationalEngineeringResearchCenter,Harbin150040,China)

Abstract:Thepaperdiscussedthereasonsofcorrosionandashfoulingforairpreheateraftertheselectedcata󰀁lyticreductionreactoroffluegasdenitrationplantisputintouse.Suchmeasuresasimprovedheatcomponentsofairpreheater,changingthearrangementofairpreheaterandusingmulti-mediasootbloweraretakentosolvetheproblems.Keywords:fluegasdenitration;selectedcatalyticreduction;airpreheater󰀁󰀁锅炉的SCR脱销装置投入运行后,锅炉烟气系统阻力将增加1000Pa,空气预热器烟风间压差和空气预热器漏风就会增加,因此在锅炉和空气预热器性能计算中,要按照增加后的烟气系统阻力来进行设计,并采取降低空气预热器漏风的措施。

SO3(称之为SO2/SO3转化率,该数值一般小于1.5%),使烟气中SO3的含量增加。1.2󰀁烟气中增加了一定浓度的NH3

在SCR中,作为还原剂的NH3,在反应器中并没有完全和NOX反应,有一部分NH3会离开反应器(称之为氨的逃逸率,该数值一般为3~5󰀁L/L)进入空气预热器。

1.3󰀁烟气中SO3和NH3反应生成(NH2)2SO4

在未采用SCR装置的锅炉中,烟气中SO3结露是造成空气预热器低温腐蚀和堵灰的主要原因。因此,要通过控制空气预热器冷端平均温度的方法,避免或减少结露造成的腐蚀和堵灰。在评估堵灰性能的时候,要根据烟气中的各种成分(包括灰分、水分、过量空气系数、SO3的含量等)综合考虑。

在排烟温度大于120󰀂时,空气预热器进风温度在15󰀂以上就可以避免烟气结露而造成的堵灰和低温腐蚀。在采用了SCR以后,由于烟气

1󰀁空气预热器烟气阻力增加的原因

早期的有些项目脱硝设备投运后,空气预热器的腐蚀和堵灰情况恶化,致使空气预热器阻力在较短的时间内就增加50%以上。究其原因,是由于SCR脱硝装置投运使进入空气预热器的烟气成分发生了变化。1.1󰀁烟气中SO3含量增加

燃料中的硫分在锅炉燃烧过程中会生成SO2

和SO3。一般情况下,在省煤器出口处,烟气中的SO3在SOX中所占比例接近1%。脱硝装置投入运行后,在催化剂的作用下,部分SO2会转化成

收稿日期:

2008-03-21

作者简介:王丽莉(1975-),女,1998年毕业于哈尔滨理工大学热能工程专业,工程师。

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第30卷󰀁第4期󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁黑龙江电力󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁2008年8月中SO3的浓度增加,为了避免空气预热器结露型堵灰,所需要的空气预热器冷端平均温度将发生变化。

当采用SCR设备后,接近1%的SO2会转化成SO3,这样酸露点将提高,在高温下酸的凝结量加大,增加了堵灰的可能性,对空气预热器冷端平均温度的要求就会更高。一般情况下,将空气预热器的进风温度控制在15~20󰀂就可以避免结露型堵灰的情况发生。当设计煤和校核煤中含硫量的正偏差达到60%时,防止结露型堵灰所需要的空气预热器冷端平均温度就会显著增加,需要提高空气预热器的进风温度。

当设计和校核煤中含硫量的正偏差达到120%以上时,空气预热器的冷端平均温度需要90󰀂,在满负荷情况下,进风温度为50󰀂才能够满足,此时的排烟温度为140󰀂,锅炉热效率下降较多,经济性比较差。

应当注意的是,只要烟气通过SCR反应器,不管是否喷氨,空预器结露型堵灰的倾向就会存在。当SCR装置投运并喷入还原剂氨后,在一定的温度下,SO3会和NH3反应生成硫酸氨和硫酸氢氨。在空气预热器区域,由于SO3的浓度远大于漏氨的浓度,反应生成的铵盐基本上是硫酸氢氨。硫酸氢氨在150~200󰀂会发生沉积,变成一种很粘稠的物质,易造成空气预热器堵灰,形成的积灰清除比较困难。硫酸氢氨型堵灰主要和煤质中的硫含量、SO2的氧化率和SCR系统氨逃逸率有关。运行经验表明,空气预热器的分段位于硫酸氢氨的沉积区时,该分段处的堵灰现象尤为严重。

根据上述对烟气成分及其影响的分析,在采用SCR设备的情况下,燃用设计煤和校核煤的结露型堵灰危险并不存在,由于SO3含量的增加,空气预热器冷端的腐蚀会略有增加。

空气预热器进行改造而运行良好

较低的漏氨率和SO2氧化率会改善空气预热器的工作条件,降低漏氨率和SO2氧化率会导致催化剂体积和成本的增加,必须根据性价比的原则来确定有关的性能指标。根据美国巴威公司多年的运行经验,对于含硫量较低的燃煤,不大于3󰀁L/L的漏氨率和不大于1%的SO2到SO3的转化率是比较高的指标。

除了采用适当的SO2氧化率和漏氨率指标外,漏氨的浓度分布、脱硝设备性能对煤质和负荷的适应性、脱硝设备运行的稳定性等因素对空气预热器的影响很大。2.2󰀁空气预热器换热元件使用合适的板型和规格

空气预热器有多种板型。对于换热效率较高的FNC板型,其复杂的波纹结构形状容易造成空气预热器堵灰、有SCR设备的空气预热器,应该采用不易堵灰,有较高换热效率的双波纹型(DU)。同样是双波纹型,不同的规格其防堵灰的性能也会有差别。因此,在空气预热器的高温和低温段,要选用不同规格的双波纹换热板,低温段预热器要采用防堵灰性能更好的规格。2.3󰀁空气预热器分段和换热元件的材料

常规空气预热器分为高、中、低温三段布置。其中,中温段和低温段的分界位于硫酸氢氨的沉降温度区,此处易发生堵灰现象。采用合并中低温段,空预器只设高温和低温两段,这样就避免了在硫酸氢氨沉积区域分段、空气预热器分段处局部堵灰状况的恶化造成的瓶颈。

从上述分析可知道,脱硝装置投运后,烟气中SO3含量增加使低温腐蚀程度增加,因此在空气预热器低温段使用Corten钢或镀搪瓷的元件。搪瓷元件可以防止低温腐蚀,搪瓷表面比较光滑,受热元件不易沾污,即使受到沾污也易于清除。采用镀搪瓷的换热元件是防止空气预热器低温段堵灰的有力措施。

对于燃用中低含硫量煤种的机组,从其综合分析结果看,投运SCR后一般不易发生结露型堵灰,空预器可以采用两段布置,低温段使用Corten钢换热元件。或者按照常规的三段布置,低温段采用镀搪瓷元件。

如果煤源不稳定,实际燃用的煤种硫分的正偏差可能长期达到100%以上时,建议空气预热器采用两段布置,低温段使用镀搪瓷元件。2.4󰀁采用多介质吹灰器

在空气预热器中,采用蒸汽、低压水和高压水

(下转第265页)

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2󰀁防止空气预热器堵灰和低温腐蚀

的措施

2.1󰀁控制或降低SO2的氧化率和氨逃逸率

在日本SCR技术发展初期,采用了较高的漏氨率(5~10󰀁L/L)以及SO2到SO3转化率(1.5%~2.5%),空气预热器发生堵灰和低温腐蚀的现象比较严重,不得不大规模对空气预热器进行改造。欧洲以及美国SCR采用了先进的技术指标,漏氨率一般设计范围为2~5󰀁L/L,SO2到SO3的转化率控制为1%,欧洲和美国并未对

第30卷󰀁第4期󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁黑龙江电力󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁2008年8月度,防止蒸汽带水。

温差和胀差,保证设备的安全。5.3󰀁滑参数停机时,需要锅炉采用有效的调节手段来控制蒸汽参数的滑降。降负荷时,在锅炉负荷较低阶段及时投油助燃、投运机组旁路,保证机组安全运行;要避免负荷、煤水比、给水压力大的波动,避免因减温水波动造成汽温骤降,使汽机产生过大的热应力。

5.4󰀁通过机组的旁路系统调节来维持最低负荷,在顺序阀方式下控制汽轮机参数在要求的范围内,可以一直滑停到更低的水平,可使机组本体的检修更快展开,有利于缩短检修时间。

5󰀁结论与建议

由于制造厂家未提供机组滑参数停机曲线,该次8号机组是公司第一次滑参数停机,虽然整个停机过程时间较长,但锅炉与汽机相互密切配合:通过控制煤水比,调整好燃烧,严格控制主、再热蒸汽的减温水量,使主、再热蒸汽温度保持平稳的下滑趋势;机侧通过高压调节阀顺序阀的控制方式,控制凝汽器真空,使缸体的温度、胀差、缸胀等各参数控制均在合理的范围内。

对滑参数停机的建议如下:5.1󰀁汽缸金属的温降率<0.5~0.8󰀂/min是比较合理的,可以保证各部温差、胀差不至于超限。5.2󰀁由于8号机组汽轮机调节级温度测点损坏,滑参数停机过程中,参照的是调节级金属温度。低负荷时,整个缸体的温降率较小。在此次大修中要对调节级温度测点进行更换,这样可以更直接通过主汽温度与汽轮机调节级温度差进行控制,既能保证汽缸的冷却,又能防止出现大的汽缸

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(编辑󰀁李世杰)

(上接第261页)

多介质吹灰;蒸汽吹灰采用在线式,低压水冲洗采用离线操作。对于结露型堵灰,蒸汽和低压水冲洗可以取得较好的清洗效果;对于硫酸氢氨型堵灰,采用高压水冲洗才能保证清洗效果。

一般吹灰蒸汽压力为1MPa,低压水压力为0.5MPa。高压水压力达到10MPa以上时,硫酸氢氨型堵灰就可以被顺利地清除。

当燃煤中的含硫量波动较大时,有时燃用较高含硫量的煤种,也会造成空气预热器硫酸氢氨型堵灰加剧以及烟气流动阻力急剧上升。因此,保留高压水冲洗的手段是必要的。

成本。烟气通过SCR反应器后,烟气性质发生了改变,给空预器带来腐蚀和堵灰问题,可以根据脱硝要求对空气预热器进行改进和升级,能够在很大程度上解决这一问题。

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3󰀁结论

根据国外SCR系统的运行经验,将SCR反应器布置在高含尘段是最佳的选择。因为将SCR反应器布置在省煤器和空气预热器之间的烟道上,省煤器出口温度一般为320~400󰀂,可满足催化剂运行所需的温度条件,不需要加热装置来提高反应温度,减少装置的复杂性和降低了建设

(编辑󰀁侯世春)

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