SCR脱硝空预器堵塞治理

SCR脱硝空预器堵塞防治技术中国大唐集团科学技术研究院有限公司2015年08月2主要内容第一部分：集团内燃煤机组空预器堵塞情况第二部分：空预器堵塞原因第三部分：治理空预器堵塞技术路线第四部分：脱硝系统优化第五部分：碱性吸附剂注射技术示范项目3第一部分：集团内燃煤机组空预器堵塞情况—脱硝机组数量11台16台18台55台47台0102030405060未安装脱硝机组2012年前2012年2013年2014年2012年2013年2014年集团公司147台燃煤机组1、SCR脱硝机组数量激增，对工艺消化理解时间短、经验不足2、设计、运行、维护管理问题逐渐增多：催化剂非正常失活、低负荷SCR迫退、空预器堵塞493台41台24台17台12340102030405060708090100压差增大≥0.5kPa≥1kPa≥1.5kPa第一部分：集团内燃煤机组空预器堵塞情况—堵塞机组数量5第一部分：集团内燃煤机组空预器堵塞情况—内部堵塞图片景泰电厂鲁北电厂林州热电托电6机组容量主蒸汽参数燃烧方式SCR投运日期空预器A600MW亚临界前后墙对冲2013年10月配套改造B660MW超超临界四角切圆2010年11月脱硝投运2014年3月脱硝增容改造配套改造C660MW超临界四角切圆2011年1月脱硝投运2013年4月脱硝增容改造配套改造00.511.522.533.5kPa00.511.522.533.5冬季A侧冬季B侧夏季A侧夏季B侧kPa1.31.351.41.451.51.551.61.651.71.752012年12月2013年02月2013年04月2013年06月2013年08月2013年10月2013年12月2014年02月2014年04月2014年06月2014年08月2014年10月kPaA机组550MW左右空预器平均压差B机组640MW左右空预器平均压差C机组660MW左右空预器平均压差典型机组空预器堵塞压差第一部分：集团内燃煤机组空预器堵塞情况—空预器堵塞危害7第一部分：集团内燃煤机组空预器堵塞情况—空预器堵塞危害8600MW机组为例，空预器烟气侧阻力增加1.5kPa，按550MW计算经济指标，烟气量1800000Nm3/h，电费按0.35元/kWh，运行时间按5000h/年计，平均负荷率75%。仅仅引风机电耗年增加费用177万元。经济损失风机喘振风机失速第一部分：集团内燃煤机组空预器堵塞情况—空预器堵塞危害9液态硫酸氢铵的形成条件：SO3、NH3、空气预热器受热面温度、烟气温度1、堵塞物质是什么？2、堵塞与燃煤含硫量的关系？3、SCR系统氨逃逸对堵塞的影响？4、流场不均对堵塞的影响？5、空预器结构对堵塞的影响？第二部分：空预器堵塞原因10NH3+SO3+H2O=NH4HSO4温度大于815℃SO2+O=SO3转化率0.5~1.5%催化作用SO2+1/2O2=SO3转化率0.5~2%液态固态气态207℃146℃液态130℃90℃硫酸氢铵硫酸第二部分：空预器堵塞原因（1）——堵塞物质0,010,11101001000100001000001101001000300°C280°C260°C240°C220°CSO3ppmvNH3ppmv11取样位置NH4+含量SO42-含量NH4+:SO42-摩尔比B侧空预器冷段下部13.793mg/g1.3793%66.4625mg/g6.64625%0.737886B侧空预器热段下部0.036665mg/g0.003667%7.4957mg/g0.74957%0.017394A侧空预器冷段下部3.58175mg/g0.358175%37.115mg/g3.7115%0.343126A侧空预器热段下部0.128435mg/g0.012844%7.8889mg/g0.78889%0.057888A侧空预器冷段下部烟道3.3533mg/g0.33533%56.4015mg/g5.64015%0.211392电除尘灰样1.263555mg/g0.126356%14.4472mg/g1.44472%0.310971采用ThermoDIONEXICS-5000离子色谱仪对空预器堵塞物进行分析，空预器冷段下部NH4+和SO42-离子含量较大，硫酸氢氨（NH4HSO4）中NH4+：SO42-=1，因此冷段堵塞物——硫酸氢铵。第二部分：空预器堵塞原因（1）——堵塞物质12NH4+:11.6%SO42-:43.7%NH4+:11.5%SO42-:43.3%第二部分：空预器堵塞原因（1）——堵塞物质13A机组设计煤质含硫量0.9%左右A机组入炉煤含硫量0.47%煤种SO2转化率（每层催化剂）烟煤0.25%~0.5%低硫次烟煤0.75%~1.25%SCR催化剂对SO2的催化作用6-8℃10℃名称单位A机组B机组C机组设计煤种典型入炉煤设计煤种典型入炉煤设计煤种典型入炉煤全水分%3.8411.97.308.906.611.4空干燥基水分%-2.261.021.15-3.91收到基灰分%2626.5626.3831.2117.9822.85全硫%0.470.90.281.610.620.76-1.77低位发热量MJ/kg17.9817.5622.4118.0924.0120.66酸露点℃90.097.681.611096.399.2SO3对酸露点的影响入炉煤含硫量高于设计值，脱硝装置增加SO3浓度近一倍暖风器、热风再循环投运条件改变第二部分：空预器堵塞原因（2）——含硫量14脱硝运行关系曲线NH3/NOx摩尔比100脱硝效率(%)NH3未反应量(ppm)设计的脱硝效率0设计的NH3未反应量运行时NH3/NOx摩尔比脱硝运行NH3/NOx摩尔比上限:小于设计的NH3未反应量(如:小于3ppm)下限:大于设计的脱硝效率(如:大于80%)第二部分：空预器堵塞原因（3）——氨逃逸15机组工况甲侧脱硝反应器乙侧脱硝反应器实际喷氨量设计喷氨量实际喷氨量设计喷氨量A1120.0kg/h129.6kg/h136.3kg/h131.3kg/h265.7kg/h73.5kg/h60.6kg/h82.0kg/h3121.4kg/h113.6kg/h118.4kg/h116.5kg/hB1260.12Nm3/h235.2Nm3/h260.12Nm3/h210.4Nm3/hC增容前135.03Nm3/h53.02Nm3/h34.2Nm3/h52.9Nm3/h234.89Nm3/h56.55Nm3/h35.4Nm3/h55.7Nm3/hC增容后153.99Nm3/h72.22Nm3/h52.8Nm3/h71.4Nm3/h227.55Nm3/h44.07Nm3/h28.6Nm3/h45.7Nm3/h反应器出口NOx浓度高20mg/Nm3脱硫塔出口NOx浓度反应器出口NOx浓度高9-18mg/Nm3脱硫塔出口NOx浓度A机组C机组第二部分：空预器堵塞原因（3）——氨逃逸1612345678910111213141512345声波吹灰蒸汽吹灰12345678910111213141512345声波吹灰蒸汽吹灰B烟气A烟气A机组甲侧反应器A机组乙侧反应器A机组催化剂磨损情况A机组催化剂磨损统计B机组浓度场不均匀第二部分：空预器堵塞原因（4）——流场不均17146ºC～207ºC硫酸氢铵沉积区#5机组冬季和夏季排烟温度空预器改造方案第二部分：空预器堵塞原因（5）——空预器结构18第三部分：空预器堵塞治理技术路线硫酸氢铵硫酸NH3SO3H2ONH4HSO4H2SO4煤4-30%吹灰带水降低氨逃逸炉膛温度SCR催化剂掺烧、烧低硫煤碱性吸附剂注射DSI设计安装调试校核调整207-146℃130-90℃一二三五四设备改造蓄热片高度、蓄热片型式在线水冲洗19第三部分：空预器堵塞治理技术路线解决空预器堵塞的思路是控制烟气中的氨逃逸和降低烟气中的SO3降低SO3降低氨逃逸脱硝系统优化催化剂场现场观察摸底测试优化调整数值计算专利号（201410721263.1）碱性颗粒注射技术20NOx浓度场分布NH3浓度场分布NOx浓度场分布喷氨催化剂氨逃逸第四部分：脱硝系统优化21深度方向测孔位置在线氨逃逸表检测范围27ppm30.4ppm20.3ppm5ppm3ppm26.9ppm28.8ppm18.9ppm4.3ppm2.8ppm测点1测点2测点3010203040孔1孔2孔3孔4孔5330MW出口A侧NOx分布30-4020-3010-200-10测点1测点305101520孔1孔2孔3孔4孔5330MW出口B侧NOx分布15-2010-155-100-5第四部分：脱硝系统优化22第四部分：脱硝系统优化231、喷氨的均匀性2、喷氨蝶阀的调节特性第四部分：脱硝系统优化24A侧A-B11.912.210.711.5炉前A212.710.511.711.511.611.711.411.612.0炉中A112.210.510.712.211.512.711.511.211.6炉后A313.812.613.812.812.510.49.19.99.7炉前A510.210.111.111.310.212.610.811.613.2炉中A412.311.812.612.412.211.8129.912.6炉后A610.811.610.89.011.113.513.312.611.3炉前A812.512.611.612.312.59.610.29.810.3炉中A711.213.211.211.710.912.311.510.812.2炉后A912.210.612.813.512.013.212.812.612.3炉前A1112.112.313.613.812.811.911.612.213.6炉中A1013.213.212.612.712.612.71312.813.3炉后A1212.911.912.612.712.713.31211.513.5炉前A141312.813.213.412.812.213.311.711.9炉中A1312.312.512.412.612.412.311.310.612.2炉后A1512.811.512.711.311.813.212.612.314.0炉前A1712.611.812.510.312.412.211.811.912.3炉中A1614.311.613.512.312.512.612.612.212.4炉后A1812.312.711.811.512.3B侧A-B1413.51112.8炉前B213.111.811.212.612.512.211.311.611.8炉中B111.512.312.613.212.112.511.212.413.2炉后B314.711.712.713.212.713.810.212.413.1炉前B51112.713.913.212.511.311.29.812.7炉中B412.410.411.611.711.411.811.811.313.0炉后B614.211.610.711.612.01311.812.212.7炉前B813.213.512.611.812.611.210.310.611.5炉中B711.610.512.410.311.111.611.410.811.5炉后B911.69.81011.011.012.71110.912.0炉前B1114.113.612.812.212.411.711.611.612.8炉中B1014.412.613.812.812.712.112.312.512.7炉后B1213.412.612.812.412.613.111.711.610.2炉前B1412.21112.410.611.611.810.81111.8炉中B131311.211.712.411.712.511.211.811.2炉后B1511.811.611.711.811.711.311.612.213.0炉前B1711.2121112.111.813.212.810.311.9炉中B1612.51111