豪顿华空预器SCR方案.doc
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脱硝工程空预器改造方案
SCR脱硝空气预热器方案
豪顿华工程有限公司
2009年9月
目录
1.增加脱硝系统对空气预热器的主要影响
1.1概述
为更好地控制氮氧化物在大气的排放，增设SCR脱硝装置已成为很多电厂的首选。
SCR脱硝工艺是采用氨作为还原剂。
在一定温度下将氨注入烟气，在特定催化剂的作用下，氨同烟气中的氮氧化物进行反应，形成氮气和水。
脱硝装置的同步建设或预留，对锅炉以及辅机的设计提出了新的要求。
以下简单叙述了SCR脱硝装置对空气预热器所产生的影响。
1.2增加脱硝系统对空气预热器的主要影响
SCR脱硝系统对空气预热器的运行主要有如下不利影响：
（1）.烟气中由SO2向SO3的转化率增加，即烟气中的SO3量增加，烟气酸露点温度增加，由此加剧空气预热器的酸腐蚀和堵灰。
（2）.SCR脱硝或SNCR脱硝系统中的逸出氨（NH3）与烟气中的SO3和水蒸汽生成硫酸氢铵（AmmoniumBisulphate－ABS）凝结物：
NH3＋SO3＋H2O⇒NH4HSO4
上述硫酸氢铵（ABS）凝结物呈中度酸性且具有很大的粘性，易粘附在空气预热器的换热元件表面上，再次加剧换热元件的腐蚀和堵灰。
同时由于反应物NH3与SO3反应形成硫酸氢铵，硫酸氢铵在一定的温度段内会形成严重堵塞现象，而这一温度段正好在空气预热器的中低温段。
这会影响空气预热器的阻力，并对空气预热器的清洗能力提出了新的要求。
硫酸氢铵（ABS）的反应生成温度较高，一般在150℃－200℃范围内。
（3）.与增加脱硝系统前相比，空预器脱硝改造后的热端压差要增加约1000Pa左右，空预器的漏风率会在原有的基础上增加约1%左右。
（4）.由于SCR空气预热器热端压差的增加，空气预热器主要结构件的强度和刚度须在设计中予以核算必要时需加强。
此外，由于锅炉的烟道系统中增加了SCR装置，烟道系统的阻力增加，在空气预热器上，空气至烟气的压差增加，使空气预热器的漏风增加。
为维持原空气预热器的漏风率设计水平，空气预热器的漏风率应能长期稳定地保持较低的水平。
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2.SCR空预器改造的注意事项
根据豪顿的经验，锅炉增加SCR脱硝系统，用户在改造空气预热器时，应特别注意：
1.选择催化剂时，应注意SO2向SO3的转化率，一般情况下应控制在1％以下。
如转化率过高，对空气预热器的腐蚀将会急速加剧。
如催化剂的还原效率很高，虽然可以采用较少的催化剂用量，但SO2向SO3的转化率也会较高。
2.要控制NH3的逸出量控制，一般情况下应控制在3ppmV以下。
如NH3的逸出量增加，可预见的硫酸氢铵堵灰也会非常严重。
3.SCR空气预热器冷端换热元件的选用应综合考虑燃煤含硫量、灰硫比、SCR中SO2向SO3的转化率等因素，以防SCR空气预热器换热元件发生腐蚀和堵灰。
4.锅炉增加SCR脱硝系统后，烟侧阻力相应增加约1000Pa，也即流经空预器的烟气负压变大，造成空预器的漏风率升高，故空预器的密封系统也应相应改造，以降低漏风率。
5.SCR空气预热器的密封系统应可靠、稳定，而且无需复杂的控制装置，以免在长期运行后控制装置失控，致使空气预热器的漏风率增加，影响锅炉的正常运行。
6.应选用有成熟经验的空气预热器厂家。
7.空气预热器改造厂家应给出防止空气预热器发生硫酸氢铵（ABS）堵灰的冷端换热元件高度，且能提供空气预热器换热元件的温度场热力分析计算结果，以此证明该选型的适宜性。
3.HowdenSCR空气预热器技术介绍
3.1HowdenSCR空预器的业绩
豪顿公司自1923年以來，已经销售了近4500台以上的空气预热器，遍布全球80多个国家。
豪顿华工程有限公司在中国已为各锅炉厂配套680多台新空预器，改造和更换了310多台各个厂家的空气预热器，以及250多台脱硫用的烟气换热器。
目前豪顿在欧洲和美国已投用的SCR空气预热器近40多台，并具有100,000小时以上的SCR空气预热器运行经验和业绩。
目前，豪顿华在国内也已签订80多台SCR脱硝空气预热器整体设备或改造，已投用的有乌沙山（600MW）、石景山（200MW）和高井（100MW/50MW）电厂SCR脱硝空预器共计20余台。
由于SCR系统对空气预热器所造成的影响十分复杂，涉及到多方面的因素，因此一个合格的空气预热器厂商必须具备丰富的SCR运行经验和业绩，才能比较全面的掌握SCR空气预热器技术，并解决现场所可能发生的各种问题。
目前全球最大的SCR换热器是由豪顿提供的，这是一台运行在美国的机组，所设计的空气预热器为：
35.5SGVN2400，转子直径达到20800mm，转子重量为980吨，空气预热器的总重达到1160吨。
如下图所示：
豪顿提供的SCR换热器（美国）
3.2HowdenSCR空预器的换热元件
低温腐蚀和堵灰是影响空气预热器和锅炉长期、稳定、高效运行的主要因素，对于SCR空气预热器尤为突出！
为防止空气预热器在运行中发生冷端换热元件的低温腐蚀和酸沉积以及硫酸氢铵堵灰，我们所配的空气预热器冷端换热元件采用镀搪瓷换热元件。
下图为该换热元件的波纹板。
上述换热元件的金属基材、搪瓷材料、搪瓷换热片的喷涂工艺和换热元件盒的压紧控制等采用了先进的技术和工艺，其搪瓷表面质量、均匀度、粘结强度、抗磨损、耐酸腐蚀、不易堵灰、抗磨损、易清洗和抗机械与热冲击和使用寿命等性能指标均有明显的优势。
针对SCR空气预热器会有硫酸氢铵堵灰的现象，我们根据空气预热器温度场的分布来优化冷端换热元件的高度，使冷端酸沉积和硫酸氢铵堵灰区（带）完全处在冷端换热元件中，防止空气预热器发生异常堵灰。
如下图所示（绿色所示为硫酸氢铵堵灰区）
3.3SCR空预器的吹灰装置
针对SCR空气预热器的特点，有效地吹扫和清洗换热元件，不但可以保持换热面的洁净和通道的畅通，减少烟风流动阻力，还能有效地提高换热元件的利用率，并提高换热元件的使用寿命，保证机组长期安全运行，所以通常需要在空预器的冷端加装一台双介质吹灰装置（高压水和蒸汽）。
吹灰介质：
蒸汽、高压水
蒸汽压力：
~1.0MPa
高压水压力：
10.0–20.0MPa
吹扫清洗模式：
在线蒸汽吹灰
在（离）线高压水冲洗
为使高压水系统的布置更为合理、有效，豪顿华负责提供高压水系统的设计、供货和施工。
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