空预器硫酸氢铵堵塞原因分析及防治
李怀强 廖绮华
广东红海湾发电有限公司，广东 汕尾 516600
摘要：本文结合某电厂在脱硝装置运行过程中出现的问题，简述选择性催化还原(SCR)烟气脱硝过程中出现硫酸氢氨(ABS)堵塞空预器的实际案例，详细分析硫酸氢氨生成的原因并提出解决SCR 运行中空预器堵塞的具体方法。 关键词：烟气脱硝；空预器；硫酸氢氨 中图分类号：TK223.34 文献标识码：A 文章编号：1671-5799(2015)17-0114-01
1 前言
近年以来，随着环境压力越来越大，电厂增加烟气脱销装置后，空预器堵塞和腐蚀情况加重。由于脱硝装置的投运，锅炉空预器堵塞差压高过导致锅炉排烟温度过高、送引风机电流过大引起锅炉效率下降、风机电耗升高甚至锅炉被迫降负荷运行的情况时有发生。
2 设备运行现状
广东红海湾发电有限公司二期采用东方锅炉厂生产的2×660MW 超超临界参数变压直流炉。机组脱硝系统采用选择性催化还原脱硝工艺，按照锅炉后部烟气通流方式，单炉体双SCR 结构体布置，采用高灰型SCR 布置方式。
二期3、4号炉脱硝系统投运后，空预器差压比初投产时差压增加500Pa 。2013年12月，3号炉空预器差压从1.5KPa 缓慢上升到2.0KPa ，送引风机电流普遍增大。检查发现空预器冷端结垢严重，经分析为硫酸氢氨堵塞。
3 空预器堵塞原因
经过对空预器垢样进行分析，发现其中含有SO42-和NH4+离子，根据垢样的物理特性综合分析为硫酸氢氨结垢堵塞引起空预器差压增大。结合脱硝系统运行状况分析空预器冷端沉积硫酸氢氨(ABS)的主要原因是：1、进入冬季后锅炉排烟温度降低，容易引起硫酸氢氨沉积；2、脱硝喷氨自动控制性能不好引起氨逃逸增大；3、催化剂因运行时间快达到使用寿命导致活性降低反应不完全，氨逃逸增大。总而言之，3号炉空预器的堵塞是由于脱硝系统氨逃逸过大引起的。
氨逃逸量的增加将促进硫酸氢铵的形成。当SO3超标，将形成硫酸氢氨，当NH3超标，将形成硫酸氨。在通常运行温度下, 硫酸氢铵的露点为147℃, 其以液体形式在物体表面聚集或以液滴形式分散于烟气中。硫酸氢铵在低温下具有吸湿性, 当从烟气中吸水后会造成设备的腐蚀。如果它在低温催化剂上形成, 会造成催化剂部分堵塞。
4 防止空预器硫酸氢氨(ABS)堵塞的主要措施 4.1 优化脱硝系统结构以获得理想的流场
在进行脱硝系统设计时应优化整个反应器的流场，在顶层催化剂入口就获得均匀的烟气流场，采用CFD 数值模拟和物理模型试验优化反应器布置方式、烟道结构及内部导流结构。CFD 数值模拟内容包括不同工况下的烟气速度场、温度场、NOx/NH3分布等。建立物理模型（比例为1:10），在多个负荷点下进行冷态模拟烟气流场分布、NH3喷射示踪及飞灰积灰状况，通过冷态试验来优化设计导流、均流、AIG 和静态混合器的布置方式及尺寸，达到流动和混合最佳、总体阻力最小及不积灰目的，有利于NH3和NOx 反应，减少氨逃逸。
4.2 优化脱硝系统的运行参数
4.2.1 优化喷氨格栅使NOx 浓度分布均匀
由于受脱硝系统入口NOx 分布、烟气流速分布、温度场分布、催化剂本身等问题的影响，有可能造成脱硝系统出口NOx 分布偏差较大。在一定脱硝效率下，脱硝系统出口NOx 分布偏差越大，对催化剂寿命损耗越大。
4.2.2 优化控制系统保证NH3/NOx平衡
脱硝系统工艺流程在实际运行过程中容易受到入口NOx 浓度变化、反应时间、SEMS 定时吹扫等因素影响，脱硝氨气
114 2015年17期
调门自动控制经常波动大喷氨量过多NH3/NOx摩尔比失衡导致氨逃逸增大。我公司二期脱硝系统于2011年投产，当时没有脱硝系统自动控制方面的经验，在喷氨自动控制逻辑设计过于简单导致后来运行中调门波动，氨逃逸经常超过3ppm 。喷氨调节门控制只使用简单的闭环调节系统，当系统受到一个比较大的干扰时很容易出现震荡。
在2013年一期工程脱硝改造中吸取过去经验教训，在脱硝喷氨控制中采用串级节系统。通过SCR 入口NOx 浓度变化来作为喷氨调门的主调回路，同时引入煤量、风量作为前馈信号，使调节系统能在大干扰下及时稳定调节。
在调试初期由于控制系统参数优化不合理，喷氨调门也出现波动，后经过优化主、副调控制参数，加快调门响应速度，取消副调前滤波模块，加快副调响应速度，同时引入氨气流量滤波模块，减小氨气流量波动带来的干扰修正前馈系数，确认系统吹扫时间与逻辑内部设定时间一致等措施，目前脱硝系统制动控制非常稳定，脱硝效率较好的控制在80%左右。
4.3 通过燃烧调整控制SO2/SO3转化率
为了减少SCR 过程中副反应生成的SO3，可通过以下三种途径实现：第一是选用低硫燃料；第二是采用低过量空气燃烧，通过锅炉燃烧调整，在保证锅炉完全燃烧的前提下降低锅炉整体过量空气系数，减少氧化反应；第三是采用低SO2/SO3转化率的SCR 催化剂。
4.4 控制SCR 运行温度防止硫酸氢铵的沉积
目前催化剂厂家一般要求催化剂运行温度为290℃——420℃区间，但是当温度低于310℃时，催化剂活性下降，为了保证脱硝效率，NH3/NOx摩尔比增大导致出口NH3逃逸超标。
根据我公司机组运行情况设定脱硝系统投退温度为308℃，机组负荷一般低于260MW 时脱硝系统出口温度彩低于规定的投退温度，基本不影响脱硝装置的投运率，又减少硫酸氢铵的形成。
4.5 提高空预器吹灰压力，定期加强吹灰
发现空预器差压升高后，加强对空预器吹灰的频率，防止空预器堵塞情况恶化，提高吹灰蒸汽压力到吹灰枪前压力里为1.3MPa 后连续对空预器进行吹来，直到空预器差压降到1.5KPa 后才恢复正常吹灰。
5 结论
脱硝系统运行在一期脱硝改造工程中，我们总结了脱硝系统两年多的运行经验，采取了以上措施防止脱硝系统氨逃逸，有效的防止因空预器因硫酸氢氨堵塞而影响机组的安全、经济运行。通过不断的摸索及采取行之有效的措施，就一定能解决因脱硝系统运行所带来的问题。
参考文献
[1]董建伟. 脱硝催化剂失活对脱硝、空预器的影响[J].科技致富向导,2015,(5):178.
[2]胡亚文. 回转式空气预热器堵灰原因及预防措施[J].能源与环境,2013,(3):54-55.
作者简介:李怀强，男，1982年4月生，工程师、技师 从事火电厂锅炉运行技术管理
空预器硫酸氢铵堵塞原因分析及防治
李怀强 廖绮华
广东红海湾发电有限公司，广东 汕尾 516600
摘要：本文结合某电厂在脱硝装置运行过程中出现的问题，简述选择性催化还原(SCR)烟气脱硝过程中出现硫酸氢氨(ABS)堵塞空预器的实际案例，详细分析硫酸氢氨生成的原因并提出解决SCR 运行中空预器堵塞的具体方法。 关键词：烟气脱硝；空预器；硫酸氢氨 中图分类号：TK223.34 文献标识码：A 文章编号：1671-5799(2015)17-0114-01
1 前言
近年以来，随着环境压力越来越大，电厂增加烟气脱销装置后，空预器堵塞和腐蚀情况加重。由于脱硝装置的投运，锅炉空预器堵塞差压高过导致锅炉排烟温度过高、送引风机电流过大引起锅炉效率下降、风机电耗升高甚至锅炉被迫降负荷运行的情况时有发生。
2 设备运行现状
广东红海湾发电有限公司二期采用东方锅炉厂生产的2×660MW 超超临界参数变压直流炉。机组脱硝系统采用选择性催化还原脱硝工艺，按照锅炉后部烟气通流方式，单炉体双SCR 结构体布置，采用高灰型SCR 布置方式。
二期3、4号炉脱硝系统投运后，空预器差压比初投产时差压增加500Pa 。2013年12月，3号炉空预器差压从1.5KPa 缓慢上升到2.0KPa ，送引风机电流普遍增大。检查发现空预器冷端结垢严重，经分析为硫酸氢氨堵塞。
3 空预器堵塞原因
经过对空预器垢样进行分析，发现其中含有SO42-和NH4+离子，根据垢样的物理特性综合分析为硫酸氢氨结垢堵塞引起空预器差压增大。结合脱硝系统运行状况分析空预器冷端沉积硫酸氢氨(ABS)的主要原因是：1、进入冬季后锅炉排烟温度降低，容易引起硫酸氢氨沉积；2、脱硝喷氨自动控制性能不好引起氨逃逸增大；3、催化剂因运行时间快达到使用寿命导致活性降低反应不完全，氨逃逸增大。总而言之，3号炉空预器的堵塞是由于脱硝系统氨逃逸过大引起的。
氨逃逸量的增加将促进硫酸氢铵的形成。当SO3超标，将形成硫酸氢氨，当NH3超标，将形成硫酸氨。在通常运行温度下, 硫酸氢铵的露点为147℃, 其以液体形式在物体表面聚集或以液滴形式分散于烟气中。硫酸氢铵在低温下具有吸湿性, 当从烟气中吸水后会造成设备的腐蚀。如果它在低温催化剂上形成, 会造成催化剂部分堵塞。
4 防止空预器硫酸氢氨(ABS)堵塞的主要措施 4.1 优化脱硝系统结构以获得理想的流场
在进行脱硝系统设计时应优化整个反应器的流场，在顶层催化剂入口就获得均匀的烟气流场，采用CFD 数值模拟和物理模型试验优化反应器布置方式、烟道结构及内部导流结构。CFD 数值模拟内容包括不同工况下的烟气速度场、温度场、NOx/NH3分布等。建立物理模型（比例为1:10），在多个负荷点下进行冷态模拟烟气流场分布、NH3喷射示踪及飞灰积灰状况，通过冷态试验来优化设计导流、均流、AIG 和静态混合器的布置方式及尺寸，达到流动和混合最佳、总体阻力最小及不积灰目的，有利于NH3和NOx 反应，减少氨逃逸。
4.2 优化脱硝系统的运行参数
4.2.1 优化喷氨格栅使NOx 浓度分布均匀
由于受脱硝系统入口NOx 分布、烟气流速分布、温度场分布、催化剂本身等问题的影响，有可能造成脱硝系统出口NOx 分布偏差较大。在一定脱硝效率下，脱硝系统出口NOx 分布偏差越大，对催化剂寿命损耗越大。
4.2.2 优化控制系统保证NH3/NOx平衡
脱硝系统工艺流程在实际运行过程中容易受到入口NOx 浓度变化、反应时间、SEMS 定时吹扫等因素影响，脱硝氨气
114 2015年17期
调门自动控制经常波动大喷氨量过多NH3/NOx摩尔比失衡导致氨逃逸增大。我公司二期脱硝系统于2011年投产，当时没有脱硝系统自动控制方面的经验，在喷氨自动控制逻辑设计过于简单导致后来运行中调门波动，氨逃逸经常超过3ppm 。喷氨调节门控制只使用简单的闭环调节系统，当系统受到一个比较大的干扰时很容易出现震荡。
在2013年一期工程脱硝改造中吸取过去经验教训，在脱硝喷氨控制中采用串级节系统。通过SCR 入口NOx 浓度变化来作为喷氨调门的主调回路，同时引入煤量、风量作为前馈信号，使调节系统能在大干扰下及时稳定调节。
在调试初期由于控制系统参数优化不合理，喷氨调门也出现波动，后经过优化主、副调控制参数，加快调门响应速度，取消副调前滤波模块，加快副调响应速度，同时引入氨气流量滤波模块，减小氨气流量波动带来的干扰修正前馈系数，确认系统吹扫时间与逻辑内部设定时间一致等措施，目前脱硝系统制动控制非常稳定，脱硝效率较好的控制在80%左右。
4.3 通过燃烧调整控制SO2/SO3转化率
为了减少SCR 过程中副反应生成的SO3，可通过以下三种途径实现：第一是选用低硫燃料；第二是采用低过量空气燃烧，通过锅炉燃烧调整，在保证锅炉完全燃烧的前提下降低锅炉整体过量空气系数，减少氧化反应；第三是采用低SO2/SO3转化率的SCR 催化剂。
4.4 控制SCR 运行温度防止硫酸氢铵的沉积
目前催化剂厂家一般要求催化剂运行温度为290℃——420℃区间，但是当温度低于310℃时，催化剂活性下降，为了保证脱硝效率，NH3/NOx摩尔比增大导致出口NH3逃逸超标。
根据我公司机组运行情况设定脱硝系统投退温度为308℃，机组负荷一般低于260MW 时脱硝系统出口温度彩低于规定的投退温度，基本不影响脱硝装置的投运率，又减少硫酸氢铵的形成。
4.5 提高空预器吹灰压力，定期加强吹灰
发现空预器差压升高后，加强对空预器吹灰的频率，防止空预器堵塞情况恶化，提高吹灰蒸汽压力到吹灰枪前压力里为1.3MPa 后连续对空预器进行吹来，直到空预器差压降到1.5KPa 后才恢复正常吹灰。
5 结论
脱硝系统运行在一期脱硝改造工程中，我们总结了脱硝系统两年多的运行经验，采取了以上措施防止脱硝系统氨逃逸，有效的防止因空预器因硫酸氢氨堵塞而影响机组的安全、经济运行。通过不断的摸索及采取行之有效的措施，就一定能解决因脱硝系统运行所带来的问题。
参考文献
[1]董建伟. 脱硝催化剂失活对脱硝、空预器的影响[J].科技致富向导,2015,(5):178.
[2]胡亚文. 回转式空气预热器堵灰原因及预防措施[J].能源与环境,2013,(3):54-55.
作者简介:李怀强，男，1982年4月生，工程师、技师 从事火电厂锅炉运行技术管理