660MW鍋爐脫硝系統異常原因分析及防范措施

劉擁軍++鄭利

摘 要：電廠脫硝系統熱解爐尿素結晶會導致整個脫硝系統無法正常運行，存在環保指標超標排放的風險。本文根據鍋爐煙氣脫硝系統運行過程中遇到的實際問題，從運行角度分析了脫銷系統異常原因，提出防范措施，以期對以后再出現類似情況作出正確的處理，確保環保指標達標排放。

關鍵詞：脫硝系統；熱解爐；尿素結晶；原因分析與防范措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.183

1 #8機脫銷系統簡介

華電國際十里泉發電廠#8機組為東方電氣集團公司最新生產的28MPa/600℃/620℃高效型超超臨界燃煤抽凝供熱發電機組，鍋爐型號為DG2002/29.3-Ⅱ13 型，為東方鍋爐廠的高效超超臨界變壓運行直流爐，一次再熱、單爐膛、前后墻對沖燃燒方式，尾部雙煙道結構，平衡通風、半露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構Π型鍋爐。采用三分倉容克式空氣預熱器， 制粉系統采用ZGM95G-Ⅱ型中速輥式磨煤機正壓直吹冷一次風機系統。

2 尿素熱解技術簡介

尿素制取氨通常有兩種方法：熱解和水解。水解法是將尿素以水溶液的方式進行分解。熱解法是指通過快速加熱使霧化后的尿素溶液分解而獲得NH3的技術。熱解法在合適的條件內，反應完全，不易產生中間聚合物堵塞管道，噴入煙道的氨氣混合物溫度約為300度，對SCR入口煙氣溫度的影響很小。相比水解法，熱解法更具有在工程應用中的優勢，比如抗腐蝕性更好、不易發生堵塞等。

3 事件經過

2017年5月6日15：50，#8機組運行人員發現脫硝出口NOx含量由40mg/Nm?開始升高，熱解爐出口溫度降至350℃以下，輔助加熱器間斷性跳閘，脫硝稀釋風量由7400Nm?/h逐漸下降，風壓由8.9kPa逐步升高。為防止脫硝NOx排放不超標，繼續增加尿素溶液投入量，脫硝NOx出口含量仍繼續升高，熱解爐出口溫度繼續下降。立即通知檢修檢查。同時降低負荷運行，停止D磨煤機，增大上部燃盡風擋板開度，脫硝入口NOx含量由400mg/Nm?下降至243mg/Nm?，脫硝出口NOx含量由173mg/Nm?逐步下降至46mg/Nm?。

為了盡快恢復脫硝正常運行，嘗試采取減小尿素溶液噴入量，用熱風慢慢熱解掉爐出口管道尿素結晶的方法，進行處理。18：30脫硝熱解爐出口溫度由251℃開始明顯上升，18：46稀釋風量由2600Nm?/h逐步升高，風壓逐步減小，20：15分恢復正常，20：30機組恢復正常運行方式。

4 原因分析

#8機組脫硝熱解系統為東方鍋爐廠配套，共設置A-G共7只噴槍，在上面一層中心設置A噴槍，簡稱為大噴槍。下面一層沿圓周方向均勻設置B-G 6只噴槍，簡稱為小噴槍。自#8機組投運以來，脫硝大小噴槍系統均頻繁發生堵塞或流量低缺陷引起熱解系統異常。

經查詢尿素熱解制氨相關資料得知，當溫度低于 360℃時，尿素分解不完全就會產生中間聚合物并逐步堵塞熱解室下部出口管。因熱解爐內溫度降低，使被霧化的、液態的尿素體得不到良好汽化、熱解，使部分尿素液滴被熱解爐內流動的氣體帶到溫度更低的熱解爐內壁上，從而產生結晶、結晶體被附著在了熱解爐的內壁上。

（1）尿素結晶體形成原因。11：46 A大噴槍投用，B、C、D、G 4只小噴槍尚未退出，造成脫硝熱解爐出口溫度突降至350℃以下，對脫硝熱解爐內溫度場形成擾動，并造成了部分尿素溶液不完全分解形成結晶體，瞬間使稀釋風量突降。之后的“繼續增加尿素溶液投入量”和“手動解除輔助電加熱器自動”兩個操作，惡化了熱解爐內的環境，特別是13：20和13：39兩次因脫硝出口NOx增大發生的A大噴槍流量突增（13：20 A大噴槍流量突增至1.04m?/h），再次生成了尿素結晶體（稀釋風量和風壓突變）。熱解爐內環境的惡化，尿素結晶體不斷生成，在稀釋風的攜帶下，逐漸堵塞在熱解爐出口管道或者噴氨手動門處，通流面積逐漸減小，從而造成了脫硝熱解系統異常，主要表現在稀釋風量低且熱解爐出口溫度低。

（2）尿素液體霧化效果差。因霧化氣體（壓縮空氣）壓力低、氣液比不當、噴槍堵塞、變形等因素影響，使尿素噴槍出口的尿素霧化效果差、液滴過大，在設計停留時間內尿素分解不完全，從而生成中間聚合物沉積在熱解室內壁并逐步堵塞下部出口管。

（3）稀釋風量低的原因。熱解爐內的氣流工況發生較大變化，或結晶體隨時間的增長、長大到一定程度后，在自重或擾動的作用下產生脫落。因熱解爐出口管道自熱解爐出口端的最低點接出，故極易導致出口管道的堵塞，引起系統通風量大幅降低，嚴重影響脫銷系統的正常運行。

5 防范措施

（1）加強對脫硝出口NOx的監視，在脫硝出口NOx排放的調控上要超前預控，對脫硝熱解爐尿素及沖洗水的噴入量要盡量緩慢調整，避免熱解爐溫度突變造成尿素溶液不能完全熱解產生結晶體。要把輔助電加熱始終保持在自動狀態，把熱解爐出口溫度低于350℃輔助電加熱自動啟動提高至360℃。

（2）加強尿素品質管理。對每批次尿素進行抽檢化驗，確保尿素品質符合要求，避免因其品質不合格造成尿素噴槍堵塞，同時降低尿素溶液配制濃度，從55%降至至50%，對配制濃度每天進行化驗，確保其濃度在50～52%范圍內。

（3）加強對脫硝熱解系統測點的檢查校核，確保測點準確可靠；在脫硝熱解系統監視畫面上增加脫硝噴槍霧化壓縮空氣壓力的監視數據。

6 結束語

（1）通過對尿素熱解過程中相關運行參數的查詢比對，同時通過借鑒相關文獻資料中關于煙氣脫硝反應過程及反應機理的分析，基本確定了我廠尿素熱解系統中沉積物的形成原因。

（2）尿素熱解爐內的反應溫度直接影響著熱解產物的生成，作為沉積物生成的主要因素，我們需從管理層面進行嚴格要求，確保熱解爐的工作溫度。同時，通過對尿素溶液、霧化空氣流量、尿素噴槍的定期檢查和缺陷的及時處理等手段來保證脫硝熱解爐的安全穩定運行。

參考文獻：

[1]華電國際十里泉發電廠660MW超超臨界機組集控運行規程：QW/04.

16.00.0102-2016[S]

[2]陳進生.火電廠煙氣脫硝技術-選擇性催化還原法[M].北京中國電力出版社，2008.

作者簡介：劉擁軍（1973-），男，山東濱州人，工程師，從事發電廠運行調度及安全經濟運行研究方面的工作。