W型锅炉SCR脱硝装置积灰原因分析与治理.docx

W型锅炉SCR脱硝装置积灰原因分析与治理摘要：某电厂W型火焰锅炉燃用高灰分无烟煤SCR脱硝反应器催化剂、导流板、整流格栅、支撑钢梁积灰严重造成了流场不均匀和催化剂堵塞影响了SCR脱硝系统的性能。根据运转经验和CFD技术分析得出SCR脱硝装置积灰的原因是设计不合理、催化剂选型不合理、流场不均、吹灰效果不佳、长期低负荷运转和燃煤灰分远超设计值。通过采用烟气流场优化及1∶10物理模型试验对导流板、整流格栅和顶部烟道进行了改造同时将蜂窝式催化剂更换为板式催化剂加装声波吹灰器。改造后运转3个月对脱硝装置进行内部检查反应器水平烟道、导流板积灰明显减少整流层未见积灰催化剂表面和孔隙无积灰、堵塞现象证明所采取的各项措施有效解决了SCR反应器内积灰、催化剂堵塞问题。0引言目前燃煤电厂对氮氧化物的脱除多采用SCR技术。某电厂2×300MW机组采用东方锅炉厂生产的W型火焰锅炉所配套的SCR脱硝装置（简称SCR）采用高灰段布置[3]。由于长期处于高尘烟气下该厂SCR反应器发生了严重积灰。本文通过对高尘烟气条件下SCR反应器不同部位积灰原因分析提出了燃用高灰分无烟煤W型火焰锅炉SCR脱硝装置预防积灰的措施。1概况某电厂2台机组SCR脱硝装置分别于2022年5月和10月投入运转。锅炉燃煤特性、SCR脱硝装置参数、催化剂参数分别如表1、表2和表3所示。该电厂SCR脱硝系统积灰部位包括：催化剂本体、整流格栅、导流板及支撑钢梁。由于催化剂堵灰分布不均造成局部烟气流速过高或过低高流速区催化剂磨损增大甚至出现穿孔或垮塌而低流速区催化剂被灰彻底堵死。整流格栅孔积灰存在全堵或半堵情况堵灰无法通过常规手段清扫或清除。导流板积灰主要集中在其中间支柱的部位。2积灰原因分析（1）实际燃煤灰分严重超出设计值。某电厂燃用当地劣质无烟煤原设计煤种灰分Aar为32.62%校核煤种灰分Aar为34.38%SCR脱硝装置入口烟气含尘质量浓度设计值为40.4g/m3；实际燃煤灰分Aar为40.53%~45.81%烟尘质量浓度为56~70g/m3比设计值增加40%以上。烟气灰含量越高、流速越低灰颗粒在SCR反应器内的聚集作用就会越明显因而某电厂催化剂发生堵灰问题存在一定的必然性[4-6]。（2）催化剂选型不合理。SCR脱硝技术的核心是催化剂[7-9]文献[10]指出当烟尘质量浓度小于30g/m3时宜优先选用蜂窝式催化剂当烟尘质量浓度>40g/m3时宜优先选用平板式催化剂。某电厂烟尘质量浓度已达56~70g/m3大大超出了蜂窝式催化剂的应用范围在防堵灰方面已经不适合采用蜂窝式催化剂。（3）SCR反应器烟气设计流速偏低。某电厂SCR反应器截面设计较大根据设计煤质计算反应器空塔流速为4.1m/s不利于烟气对飞灰的携带作用加之烟气灰分较高和粘度较高相较其他电厂脱硝系统机组在低负荷运转时水平段烟道及导流板水平段积灰较多。另外电厂长期低负荷运转高粘度灰易出现板结无法依靠系统运作将积灰带走。（4）流场不均。某电厂烟气经过整流格栅后流线不规整在防积灰板下游存在较强的回流区；在催化剂层前气流速度存在高速带与低速带相间布置。（5）SCR脱硝反应器入口导流板设计不合理。导流板支架结构占用流动空间较大导流板支架的加强板后方易形成涡流造成导流板上容易发生灰沉降积灰在导流板上形成波浪般的形态。（6）反应器入口罩与整流格栅夹角较小。反应器入口罩与整流格栅夹角为12°且反应器入口罩后墙顶部与整流格栅高度只有100mm空间较小容易产生积灰。（7）设计时未对SCR反应器内的支撑、钢梁、支架等工字钢结构进行包覆处理。未经包覆的内部构件处形成烟气涡流造成工字钢两侧积灰严重且在工况变化或吹灰时该处积灰易掉落。一旦积累形成大块并掉落到催化剂表面时掉落的块灰不易粉碎直接堵塞了催化剂孔道形成了局部区域的大团堵灰。（8）吹灰器吹灰效果不佳。SCR反应器每层仅安装了3个蒸汽吹灰器吹灰器每8h投运1次蒸汽吹灰器不能完全覆盖催化剂存在吹灰死角部分催化剂表面的灰不能及时得到清除。3改善措施3.1SCR流场优化改造3.1.1流场优化改造前CFD计算结果（1）数值模拟边界条件。数值模拟范围以省煤器出口烟道为进口边界以SCR脱硝反应器出口烟道为出口边界。模拟计算认定进口边界的烟气速度及温度分布均匀经过水平烟道、转向烟道、竖直烟道及进入SCR反应器的过渡烟道后不同的导流板及整流格栅布置方式会对烟气的发展产生不同的影响。本文通过第1层催化剂层前500mm处的8排8列共64个测点来判定SCR脱硝系统的烟气流场发展情况。以下速度、浓度及温度偏差计算数据均取自第1层催化剂层前64个测点。模拟计算不考虑烟道桁架、内撑杆、节点板