摘要：国家于2014年9月出台《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》，提出对我国燃煤机组全面实施节能减排升级与改造，正式明确东、中部地区煤电超低排放的要求。“十三五”期间，全国实施煤电超低排放改造约4.2亿千瓦，实施节能改造约3.4亿千瓦。到2020年，具备条件的30万千瓦级以上机组全部实现超低排放。“超低排放”，成为煤电机组发展的关键词，“十三五”以来，全国8.9亿千瓦煤电机组达到超低排放，我国已建成了世界最大规模的超低排放清洁煤电供应体系。截至2019年底，86%的煤电机组实现了超低排放，电力行业烟尘、二氧化硫、氮氧化物等主要大气污染物累计排放总量较2015年减少约219万吨，充分认识做好“十四五”节能减排工作的重要性和紧迫性。当前，我国经济发展进入新常态，产业结构优化明显加快，能源消费增速放缓，资源性、高耗能、高排放产业发展逐渐衰减。但必须清醒认识到，随着工业化、城镇化进程加快和消费结构持续升级，我国能源需求刚性增长，资源环境问题仍是制约我国经济社会发展的瓶颈之一，节能减排依然形势严峻、任务艰巨。在此背景下，SCR烟气脱硝方法由于其高的脱硝效率和相对广泛的适应性成为了在燃煤，SCR法脱硝还原剂的来源一般有三种，分别为液氨、氨水和尿素，目前应用最多的是液氨。然而液氨若储存超过10t，即构成重大危险源。同样，氨水也存在安全问题。基于此，在《火力发电厂氮氧化物防治技术政策》和《火力发电厂设计规范》中都明确规定[3-4]，位于大中城市及其近郊区的电厂（人口稠密区的脱硝设施）宜选用尿素作为还原剂。尿素热解制氨技术也因此产生并迅速发展，华电新乡发电有限公司2 台锅炉液氨改尿素后，为防止出现结晶而导致管道堵塞，开展了从结晶探讨、运行调整、管道吹扫等方面进行研究分析，以及针对管道容易的结晶问题采取应对处理措施，以期达到预防产品气管道结晶对机组安全稳定运行的影响。

关键词：SCR;结晶;吹扫;温度

1、设备概述

华电新乡发电有限公司燃煤汽轮发电机组，锅炉采用东方锅炉（集团）股份有限公司引进日本日立公司技术生产的DG2100/25.4-Ⅱ1型超临界、变压运行直流锅炉;汽轮机采用上海汽轮机有限公司引进西门子西屋公司技术生产的N660-24.2/566/566超临界、单轴、三缸四排汽、一次中间再热、双背压凝汽式汽轮机;发电机采用上海汽轮发电机有限公司的QFSN-660-2型，水、氢、氢冷型、静态励磁，三相同步汽轮发电机。机组炉烟气脱硝装置布置在锅炉省煤器和空预器之间，采用选择性催化还原法（SCR法）脱硝工艺，原脱硝还原剂为液氨，经2020年液氨改尿素工程后，现脱硝还原剂为尿素。尿素经溶解储存系统后，通过催化水解产生NH3、CO2、H2O混合气经SCR区喷氨系统进入脱硝入口烟道。机组脱硝采用选择性催化还原法（SCR），烟气脱硝装置安装于锅炉省煤器出口至空预器入口之间。脱硝装置按 BMCR 工况下入口 NOx浓度 650mg/Nm3（标态、干基、6%O2）、脱硝效率不低于 92.3%（即脱硝装置出口 NOx 排放浓度小于 50mg/Nm3）进行设计。脱硝催化剂层 2+1 布置，采用蜂窝式催化剂。

2、结晶原因分析

脱硝化学反应原理水解制氨反应器中的基本反应如下：

（x）H2O + NH2CONH2 --> NH4COONH2 +（x-1）H2O--> 2NH3 + CO2 +（x-1）H2O （1-1）

4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H20 （1-2）

2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O （1-3）

NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O （1-4）

其中式（1-2）和（1-4）是主要的反应过程，因为烟气中90%以上NOx是以NO形式存在。在反应过程中，NH3选择性的和NOx反应生成无二次污染的N2和H2O随烟气排放，我公司SCR法脱硝工程还原剂选用液氨。为使催化剂充分发挥作用，脱硝反应必须在一定的温度区间内进行。尿素水解的产物为氨气、二氧化碳、水蒸气的混合气，该反应是可逆反应，在一定压力温度下逆反应产生结晶的氨基甲铵盐，堵塞管道，影响系统运行，特别是在系统启动或停运过程中，因管道初始温度过低或停机后管道产品气残留，造成结晶物大量产生，堵塞管道，进而造成环保事件，因此研究系统启动及停运期间预防管道结晶，对电厂的安全经济运行意义重大。

3、启动过程防止管道结晶的操作措施

3.1、开启成品气伴热手动门，检查伴热正常。

3.2、检查工业供汽至SCR区暖风器供汽门总门后沿途手动门在正常运行状态，疏水门开启。

3.3、稍开工业供汽至SCR区暖风器供汽门总门，进行暖管，暖管结束后关闭各疏水门。

3.4、暖管结束，逐渐全开工业供汽至SCR区暖风器供汽门总门，调整工业供汽至SCR区暖风器供汽调门开度，控制母管压力不超1.5MPa、暖风器后风温维持140℃左右。

3.5、开启辅汽至产品气吹扫阀，开启产品气A/B侧排污门进行外排5分钟，脱硝产品气管道进行暖管。

3.6、当产品气管道暖管温度至130℃左右时，关闭辅汽至产品气吹扫阀，开启水解区供产品气总门，开始供产品气。

3.7、检查脱硝产品气系统运行正常，及时调整产品气流量，控制氮氧化物在正常范围。

4、停运过程防止管道结晶的操作措施

4.1、在机组停运过程中及时投入水解区至SCR区产品气管道蒸汽吹扫系统，对水解区至喷氨格栅处管段进行吹扫。保证吹扫蒸汽压力大于0.3MPa，温度高于130℃。

4.2、磨煤机给煤机全停后，关闭水解区产品气总门，打开水解区至SCR区产品气管道蒸汽吹扫手动门，对正常产品气运行管道进行吹扫，吹扫时间不低于10分钟。

4.3、打开流量计、调门旁路门及A、B侧备用两台阻火器前后手动门进行吹扫，时间不低

于10分钟。

4.4、停止锅炉吹扫前，关闭A、B侧各两台阻火器前后手动门，打开排污手动门，进行外排吹扫，时间不低于10分钟。关闭水解区至SCR区产品气管道蒸汽吹扫手动门。

4.5、关闭A、B侧产品气手动门，打开工业供汽至SCR区产品气管道吹扫手动门，进行外排吹扫，时间不低于10分钟。确定外排蒸汽无氨味。关闭工业供汽至SCR区产品气管道吹扫手动门。

4.6、吹扫过程中分两次全程开关A、B侧产品气调门和快关阀，吹扫后排污手动门保持全开状态。

4.7、停机期间，每个天对A、B侧产品气调门和快关阀进行一次全程開关试验，防止阀门结晶卡塞。

5、结束语

随着社会对安全因素的重视，尿素热解技术在燃煤电厂的应用将日益广泛。对于制约尿素热解技术应用的结晶问题，解决途径一是要完善和改进设计，包括优化流场、温度场，制定详细的保温、运行维护说明，充分考虑设计负荷等;二是要提高巡检和维护的力度，按照运行维护说明，及早发现一切可能引起热解系统结晶的起因，并早作预防。同时通过实践证明，产品气管道虽然采取了管道伴热，但在系统停运期间，特别是管道法兰、末梢等处伴热温度无法满足安全要求。在环境温度较低时，这种现象更加明显，一个细节的疏忽可能导致机组无法启动或带来环保事件，因此严格执行相关的管道吹扫措施可有效防止产品气管道结晶堵塞，切实保证锅炉安全、稳定运行。

参考文献：

[1]周强泰.锅炉原理[M].北京：中国电力出版社，2009 年.

[2]裴庆春，章新伟.SCR尿素热解系统尿素结晶的预防与对策[J].中国环保产业，2012（000）004。

作者简介：陈恒，1986年出生，男，中级工程师，河南省新乡市人，毕业于河北工程大学，现工作于华电新乡发电有限公司运行部。