結(jié)合某電廠300MW機組脫硝裝置運行實例，分析脫硝裝置運行過程中整流裝置、噴氨格柵、催化劑以及空氣預(yù)熱器等設(shè)備堵塞問題及其成因，并提出優(yōu)化大灰濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)和布置、實行定期運行蒸汽吹灰器，調(diào)整聲波吹灰器工作頻次、及時清理選擇性催化還原(SCR)脫硝裝置各層及鋼梁、導(dǎo)流板積灰、確保催化劑通道暢通以及更換積灰嚴(yán)重的催化劑等相應(yīng)的優(yōu)化改進措施，以提高SCR脫硝裝置運行安全穩(wěn)定性。可為防控和應(yīng)對燃煤電廠SCR脫硝裝置積灰提供參考。

我國的能源結(jié)構(gòu)決定電力供應(yīng)將長期以煤炭為主。國內(nèi)已探明的無煙煤占煤炭總量的15%左右，因其低揮發(fā)分、不易著火的特點多適用于W形火焰鍋爐。選擇性催化還原SCR脫硝技術(shù)以其技術(shù)成熟、脫硝效率高等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于大型燃煤電廠。多數(shù)SCR脫硝裝置采用高灰布置，在長期運行過程中，脫硝系統(tǒng)各個設(shè)備及下游空氣預(yù)熱器積灰堵塞問題往往難以避免。特別是基于W形火焰鍋爐爐內(nèi)溫度高，火焰行程長，燃燒劇烈，省煤器出口煙氣流場分布不均等燃燒特性，相關(guān)設(shè)備堵塞問題尤為嚴(yán)重。本文結(jié)合某電廠300MW機組脫硝裝置運行實例，分析總結(jié)SCR脫硝裝置各設(shè)備及下游空氣預(yù)熱器積灰堵塞問題以及應(yīng)對措施。

1 某電廠SCR脫硝裝置概述

西南地區(qū)某電廠300MW機組采用東方鍋爐股份有限公司生產(chǎn)的自然循環(huán)鍋爐，燃燒器布置于下爐膛前后拱上，W形火焰燃燒方式。采用SCR脫硝工藝、板式催化劑、液氨作為吸收劑，反應(yīng)區(qū)主要由進出口煙道、導(dǎo)流板、均流裝置、噴氨格柵、催化劑和吹灰裝置組成。脫硝裝置設(shè)計煤質(zhì)及灰成分分析見表1，脫硝裝置設(shè)計參數(shù)見表2。

由表1可知，脫硝裝置設(shè)計煤質(zhì)灰分為38%，飛灰質(zhì)量濃度為45g/m3，煙氣中灰分較大，存在積灰堵塞的風(fēng)險。

由表2可知，設(shè)計入口NOx質(zhì)量濃度為1100mg/m3，出口NOx質(zhì)量濃度小于200mg/m3，NOx脫除量較大，液氨消耗量較高，同時考慮W形火焰鍋爐的燃燒特性，進口煙道流場均勻性較差，存在局部區(qū)域氨逃逸量超標(biāo)的風(fēng)險。此外，脫硝裝置設(shè)計煙氣溫度為380℃，機組低負荷運行時，運行煙氣溫度偏離設(shè)計值較大，反應(yīng)器運行效果不佳，增大氨逃逸風(fēng)險，同時加劇積灰堵塞問題的發(fā)生。

表1脫硝裝置設(shè)計煤質(zhì)和灰成分分析

表2脫硝裝置設(shè)計參數(shù)

2 SCR脫硝裝置及空氣預(yù)熱器堵塞問題

停機期間檢查發(fā)現(xiàn)，脫硝裝置堵塞問題主要發(fā)生在反應(yīng)區(qū)的相關(guān)設(shè)施上，包括導(dǎo)流板和整流層、噴氨格柵、催化劑以及空氣預(yù)熱器等。

2.1導(dǎo)流板和整流層積灰堵塞問題

導(dǎo)流板和整流層是脫硝系統(tǒng)重要的氣流均布裝置，平衡反應(yīng)器各處流場。如圖1所示，脫硝裝置進口導(dǎo)流板積灰嚴(yán)重，水平煙道處出現(xiàn)不同程度的積灰，且整流層積灰從碎灰網(wǎng)延伸至煙道頂部。整流裝置出現(xiàn)積灰堵塞，脫硝系統(tǒng)流場將發(fā)生變化，偏離設(shè)計參數(shù)，嚴(yán)重影響脫硝裝置的正常運行。

2.2噴氨格柵的積灰堵塞問題

噴氨格柵安裝在反應(yīng)器進口垂直煙道區(qū)域，氨氣經(jīng)噴嘴射入煙道后，被來自上游的煙氣卷攜并充分混合，經(jīng)豎直煙道頂部發(fā)生兩次90°轉(zhuǎn)向后，向下通過整流格柵，進入催化劑層發(fā)生催化還原反應(yīng)。如圖2所示，噴氨格柵多處噴嘴出現(xiàn)積灰現(xiàn)象，部分噴嘴被積灰完全覆蓋，引起局部區(qū)域噴氨不均，氨逃逸量增加，同時導(dǎo)致脫硝裝置出口排放濃度難以穩(wěn)定控制，存在超標(biāo)排放的風(fēng)險。

圖1導(dǎo)流板和整流層積灰堵塞問題

圖2噴氨格柵積灰堵塞問題

2.3催化劑積灰堵塞問題

催化劑是整個SCR脫硝裝置的核心，其性能直接影響整體脫硝效果。如圖3所示，第1、第2層催化劑表面均出現(xiàn)積灰堵塞問題，反應(yīng)器四周形成局部堆灰，且存在催化劑磨損的問題。分析發(fā)現(xiàn)，第1層催化劑靠近鍋爐側(cè)后墻表面堵塞后，煙氣在SCR區(qū)域流場出現(xiàn)改變，煙氣逐漸向反應(yīng)器未堵塞的兩側(cè)和靠近鍋爐側(cè)前墻流動，而后墻部分由于煙氣流速降低，灰塵堵塞加劇，形成惡性循環(huán)。

且第1層催化劑出現(xiàn)堵塞后，第2層催化劑表面的煙氣出現(xiàn)兩側(cè)和靠近鍋爐的前墻流動較強，靠近后墻的流動較小，使通過第1層催化劑的飛灰在第2層流速較低的位置容易沉積，通流面積逐漸減小，在引風(fēng)機的作用下，煙氣流速比第1層較快，造成第2層催化劑大面積堵塞和磨損抽芯。

2.4空氣預(yù)熱器堵塞問題

空氣預(yù)熱器低溫段存在一定程度上的銨鹽堵塞現(xiàn)象，積灰黏附在換熱元件表面，且有刺激性氣味散發(fā)。如圖4所示，分散控制系統(tǒng)(DCS)運行參數(shù)顯示空氣預(yù)熱器阻力明顯上升，初始時系統(tǒng)阻力為1400Pa，運行一段時間后阻力上升到1850Pa，既增加引風(fēng)機電耗，提高了運行成本，又不利于機組的安全穩(wěn)定運行，存在非計劃停運的風(fēng)險。

圖3催化劑積灰堵塞問題

圖4空氣預(yù)熱器系統(tǒng)阻力運行前后對比