实施SCR后对空预器的改造及其影响

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·40· 热机技术
第2期
2005年6月
江苏苏源环保工程股份有限公司 卢作基
[内容摘要] 锅炉在装设SCR脱硝装置后会给回转式空气预热器带来硫酸氢氨堵塞的不利影响。该文阐述了硫
酸氢氨的析出温度范围和影响因素，提出了对空气预热器进行针对性改造的内容，并对改造后可能产生的影响进行了
论述。
[关键词] 空气预热器脱硝SCR
1 前言
选择性催化还原(SCR)技术是目前应用最多
而且最有成效的烟气脱硝技术。SCR技术是在
催化剂作用下，以NH3等作为还原剂，将NOx
还原成Nz和HzO。SCR的主要反应方程式为：
4NH3+ 4NO + O2— 4N2+ 6H2O
8NH3+ 6NO2— 7N2+ 12H2O
同时，SCR还会发生下列的副反应，进而产
生一些不希望的副产品：
2SO2+ 02— 2So3
NH3+ SO3+ H2O — NH4HSO,
2NH3+ SO3+ H2O 一(NH4)2SO,
由于副反应产生的硫酸氢氨在回转式空气
预热器的中、低温段的温度区间内具有很强的粘
性，容易吸附灰尘堵塞空气预热器，会迫使锅炉
机组停运次数增加，所以必须采取若干针对性的
改造措施来保证锅炉系统的正常运行。
2 硫酸氢氨析出的温度区间
研究发现，硫酸氢氨析出的临界温度和烟气
中的So3含量、氨逃逸量有关。但在实际的运行
中，很大比例的硫酸氢氨首先析出并沉积在粉尘
颗粒上，并且随粉尘被带出空预器。由于烟气中
飞灰的这种“自清洁”作用，使得产生硫酸氢氨析
出的最高壁温大约比硫酸氢氨的露点低了20℃。
在假设So3是10ppm(SOx为866ppm)的情况
下，硫酸氢氨的露点、析出点和逃逸氨的对应关
系如表所示。
逃逸氨(ppm) 1 2 3
露点(℃) 207 212 215
析出点(℃) 187 192 195
当烟气温度低于150℃ 时，产生的硫酸氢氨
将会变成固态，可以轻易地被吹灰器除掉。所以
在逃逸氨是3ppm的情况下，在空气预热器的热
侧产生硫酸氢氨堵塞的温度区间大约为195℃ ～
150℃ 。通常情况下，该区间发生在大部分或全
部中温段换热面上；在有些情况下，一部分区域
也会扩展到一小部分高温段或低温段。
3 硫酸氢氨堵塞的影响因素
研究证明硫酸氢铵在回转式空预器上结垢并
不是受单一因素影响，而是存在多种影响因素。
3．1 换热元件的分层
研究发现，如果在产生硫酸氢氨堵塞的温度
区间内，换热元件不是一块整板，那么在接缝处
由于硫酸氢氨吸附飞灰结垢搭桥就会产生堵塞
加重的情况。试验证明，硫酸氢铵结垢区域横跨
两层换热元件时，由于搭接处的存在使得结垢的
速率为原来的4倍。所以要求在产生硫酸氢氨堵
塞的温度区间内换热元件必须是一块整板。
3．2 换热元件的材质
相对于普通碳钢和低合金钢的易腐蚀，搪瓷
镀层换热元件在整个使用寿命期内表面光洁度
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2005年6月 热机技术 ·41·
保持较好。国外的实际经验证明了采用搪瓷镀
层换热元件后硫酸氢铵的结垢速率明显降低。
腐蚀性试验也证明：搪瓷镀层换热元件在硫酸氢
铵环境中有更好的耐腐蚀性能。试验和实践都
证明了相对于普通碳钢和低合金钢，搪瓷镀层换
热元件的表面在硫酸氢铵环境中不易产生硫酸
氢铵结垢；即使产生了结垢也容易清除。
3．3 换热元件的波形
开通道元件(如DU型)由于吹灰介质在通过
时会向邻近通道扩散而损失能量，影响清灰效
果，所以不用于硫酸氢氨堵塞的温度区间内或以
下温度范围；而采用吹灰穿透能力强的封闭通道
元件(如NF型)。
3．3 逃逸氨的数量
研究发现氨逃逸量对运行的影响最大，在逃
逸氨为1、2ppm时，堵塞程度较轻，压力损失增加
得比较平缓；在逃逸氨为3ppm时，堵塞程度严
重，压力损失增加较快。因此把3ppm的氨逃逸
量作为设计基准。
4 清灰措施
4．1 吹灰器
研究证明即使是在经过最优化设计和控制
的系统中，在空气预热器的冷端加装高效的清灰
器也是清除硫酸氢氨堵塞的最有效办法。热端
吹灰对于冷端吹灰起到一定的加强作用，但仅有
热端吹灰并不能完全清除积灰。同时，试验也证
明，由于开通道元件(如DU 型)在吹灰介质通过
时会向邻近通道扩散而损失能量，所以清除黏附
性硫酸氢铵结垢的效率不佳。
4．2 水冲洗
空预器需要按时进行水洗冲，这样可以清洁
换热元件表面的沉积物并且控制该段时间内硫
酸氢铵的腐蚀。由于硫酸氢铵具有吸湿性，机组
停炉后空预器要尽快进行冲洗。空预器冷、热端
同时进行冲洗的效果最好。
5 空气预热器改造的内容
研究发现氨逃逸量对运行的影响最大，所以
首先要求催化剂供货商限制其催化剂的三氧化
硫转化率及氨逃逸率。在运行时通过控制氨注
入量把逃逸氨量控制在2ppm以下，最高不得超
过3ppm。在停车期间采用高压水冲洗来清灰。
运行中，如果压损超过供应商的给定值，必须立
即停车冲洗。
为了防止在空气预热器发生硫酸氢氨堵塞，
还必须对已有的空气预热器进行改造。空气预
热器改造的内容和范围主要包括：
(1)一般来说，回转式空气预热器的传热元
件分为高、中温段和低温段。考虑到硫酸氢氨的
影响，必须根据传热元件的温度特征重新分层：
高温段、低温段。其中低温段完全包含硫酸氢氨
温度区间，以避免两段的连接间隙内的硫酸氢氨
堵塞搭桥。同时，为了有效清灰，该段内的传热
元件采用高吹灰通透性的波形如NF替代原来的
DU等波形。
图1 改造前后的传热元件对比
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这种NF波形虽然能保证吹灰和清洗效果，
但换热性能(单位容积中受热面面积)不如原空
气预热器用的DU等板型，因此要维持空气预热
器排烟温度不上升，必须要增加换热面积，即增
加传热元件的高度。
(2)低温段采用搪瓷表面传热元件。采用搪
瓷表面传热元件可以隔断腐蚀物(硫酸氢铵和由
SO。吸收水分产生的HzSO )和金属接触，而且
表面光洁，易于清洗干净。搪瓷层稳定性好，耐
磨损，使用寿命长，一般不低于5万小时。
(3)空气预热器吹灰器采用双介质(蒸汽、高
压水)吹灰器，采用蒸汽作常规吹灰。在空气预
热器的压降超过设计压降数值的一定倍数时，可
以用高压水在空气预热器正常运行或停机时清
洗。热端一般考虑增加一台普通吹灰器。
小。但如果冷段堵塞未及时清理，会使排烟温度
有所上升，但不足以危及锅炉安全运行。
(2)由于传热元件的总高增加，通过空气预
热器的烟风阻力通常会增加大约150～200Pa。
但如果低温段发生堵灰，则阻力上升较为明显。
这种情况对风机的影响较大。
(3)一般安装SCR脱氮装置后烟气阻力将大
约增加lkPa左右，空气预热器段烟气负压增加
较多，空气预热器漏风压差相应增加。虽然在空
预器上采用了大量的技术来减小漏风，但这些措
施应在有脱硝装置(SCR)的机组上进行重新评
估。通常情况下空气预热器的漏风率会增加0．8
～ 1．5 左右。
(4)空气预热器的使用寿命和使用安全性不
受SCR影响。
6 空气预热器改造后对锅炉系统的 7 结论
影响
(1)SCR操作时其主要反应生成氮气和水
汽，对于锅炉烟气量而言，是微量反应，因此对烟
气成份参数并无影响。此外由于氨在喷人以前
都必须经过加热，因此由于喷人氨气带来的这部
分热损失也是可以忽略不计的。
在省煤器出口烟气温度变化不大时，空气预
热器通过追加热端换热面，排烟温度所受影响较
综上所述，正确进行空预器换热元件的分层
布置，为传热元件选择合理的波形和材料，并加
装有效的清灰装置，可以最大限度地减小锅炉装
设脱硝装置后带来的不利影响。这些措施和控
制氨逃逸率的措施加在一起，可以有效减少空预
器需要冲洗的次数，基本保证空预器的原有性
能，不会危及锅炉的安全运行。总的说来，控制
NH3的逃逸量是保证空气预热器性能的关键。
VANTAGE实际工程应用研讨培训班举办
2005年7月5日至7月6日，在广东省广州
市AVEVA中国技术支持中心举办了第五期
VANTAGE实际工程应用研讨培训班——六道
设计软件FGAC(PDMS版)研讨测试培训，参加
本次会议的有江苏省电力设计院、山西省电力勘
测设计院、浙江省电力设计院、湖南省电力设计
院等十家第一批测试省院。
本次会议的目的就是为了收集各设计院在
工程设计中的应用信息，测试并掌握六道设计软
件，以便更好的为后续工程的三维设计自动化服
务，这次测试的六道设计软件基本上是成功的，
可推广的，它具有自动化及快速出图等许多优点，
并能跟随设计示出加固肋内撑杆的简易计算书。
此软件的推广应用能解决一些现在人员少，
工程多的实际问题，满足现在实际工程的需要，
同时能加快一体化电厂工程信息技术应用的普
及，不断提高设计效率和设计质量。
(江苏院徐敏仙)
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哲学理论

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