CN115608153A - 一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法，包括脱硝装置流场进行检测和调整优化、供氨管路格栅处安装汽吹扫门、空预器冷热端吹灰系统进行改造、定期进行“排烟温度试验检测”和搭建“空热器传热模型”，本发明完善了原脱硝系统缺陷，极大的减少了氨逃逸量和空预器硫酸氢铵的生成量，降低了硫酸氢铵在空预器中的粘黏量，避免了硫酸氢铵对空预器换热器的腐蚀性，此外，通过供氨控制逻辑优化使得在对机组调节的效果良好，满足机组环保排放标准的同时，能够有效减少氨气消耗，与此同时，硫酸氢铵在空预器中的粘黏量逐渐下降，避免了深度调峰期间空预器内硫酸氢铵的生成从而导致换热元件受到硫酸氢铵腐蚀现象的发生。

Description

一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法
技术领域
本发明涉及换热元件保护技术领域，尤其涉及一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法。
背景技术
随着国内科技水平的日益提高，人们对换热器的性能要求越来越重视，不容忽视的是，因换热器作业环境的险恶,所以换热器本身的腐蚀性问题比较突出，常见换热器问题包含三方面原因，第-层面电化学腐蚀,第二层面水质腐蚀，第三层面应力腐蚀包括热应力与负荷应力两种，由于众多行业都会涉及到换热器的应用，不同行业的生产使用环境各有不同，所以换热器的防腐工作有必要结合生产条件和实际情况进行调整,制定科学的解决措施,保障换热器能够正常运行，其中，“防治空预器堵塞腐蚀”这一问题已经迫在眉睫，对企业安全生产、节能增效、履行社会责任等多个方面提出了新挑战，而如何克服困难，激活机组带负荷能力，成为亟需解决的新课题，
在机组反应的过程中，逃逸的氨气与烟气中的SO3反应生成硫酸氢铵，当高温高压的蒸汽通过吹灰器伸入空预器内时，会将空预器内的灰垢吹离空预器，由于硫酸氢铵熔点为147°，极易在空预器冷端液化，粘黏烟气中飞灰造成空预器堵塞，从而在空预器内产生堆积堵塞，影响机组出力，并且在粘黏的过程中，空预器内硫酸氢铵与飞灰混合物之间进行大量堆积，不仅会造成空预器堵塞，同时的，由于硫酸氢铵的腐蚀性，还会对堵塞粘黏面造成一定的腐蚀，此外，机空预器蓄热器为碳钢材料，当排烟温度大幅升高时，碳钢有发生变形、卡涩空预器的风险，为解决上述问题，从而提出了一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法，包括：
对脱硝装置流场进行检测和调整优化,根据反应机组原SCR脱硝系统结构和喷氨流场的需要从而对反应机组结构进行优化；
供氨管路格栅处安装汽吹扫门，在各供氨格栅处加装适配的蒸汽管，检修人员关闭各格栅供氨门后开启各格栅蒸汽吹扫门，同时对喷氨控制逻辑进行检测优化；
对空预器冷热端吹灰系统进行改造，并通过脱硝装置流场进行氨逃逸率的检测并反馈至吹灰系统中对吹灰器进行调节；
定期进行“排烟温度试验检测”，对机组空预器换热器进行使用情况检测和故障排查；
搭建“空热器传热模型”，配合定期的“提升排烟温度”试验，提供空预器金属温度分布及入口的最佳值，通过入口最佳温度的确定来调整优化最适的脱硝装置流场。
优选地，所述步骤一在SCR脱硝过程中生成的SO3和烟气中逃逸的氨进行反应，从而通过其产生的硫酸氢铵量值对反应机组的氨逃逸率进行检测，实现步骤一的检测流程，其反应方程式：
NH3+SO3+H2O＝NH4HSO4；
2NH3+SO3+H2O＝(NH4)2SO4；
其中，当脱硝效率达到90％，NH3/NOx均方根偏差控制在5％以内，氨逃逸率0.521mg/m3；NH3/NOx均方根偏差增加到15％，氨逃逸增大至3.93mg/m3，脱硝效率相同的情况下，NH3/NOx分布偏差增大，氨逃逸越大，生成的硫酸氢铵越多，通过硫酸氢铵的产出量检测并解决反应机组脱硝系统喷氨是否均匀以及脱硝过程中氨逃逸情况。
优选地，所述步骤一的调整优化的详细步骤如下：
根据反应机组原SCR脱硝系统结构和喷氨流场的需要，对脱硝反应器顶部加装导流板，对局部弯头处导流板进行调整改造，对反应机组SCR入口烟道扩口段、竖直烟道扩口段原导流板进行重新设计优化，直至改造的喷氨流场结构可以保证进入催化剂的氨气在不同工况下可以实现分布均匀以及烟气的流速均匀。
优选地，所述步骤二的格栅处安装汽吹扫门详细步骤如下：
在各供氨格栅处加装用于吹扫氧化皮的蒸汽管，蒸汽汽源采用高温辅汽，由检修人员定期逐一关闭各格栅供氨门后，开启各格栅的蒸汽吹扫门，使用稳定均匀的高压蒸汽将氧化皮吹出格栅及支管。
优选地，所述步骤二的喷氨控制逻辑优化步骤中将SCR INFIT调节的净烟气NOx反馈值由原来的氧量修正前的NOx含量修改为氧量修正后的NOx含量,同时为了优化INFIT控制调节精度，将SCR INFIT 调节逻辑中的净烟气NOx设定值加入小时均值和期望值进行修正，公式如下：
X＝min((Xs+a×(XS-XAVG)+b×f(XQ-XN)),XQ)；
Xs为操作人员手动设定值；
Figure RE-GDA0003988745180000041
为前一小时的净烟气NOx含量均值；
Figure RE-GDA0003988745180000042
为净烟气NOx含量期望值，代表该小时时间段往后的NOx含量均值不能超过该值，否则NOx含量环保指标会超标；
XN为NOx含量氧量修正后的实时值。
优选地，所述步骤三的详细步骤如下：
将原空预器单程吹灰器改造为空预器冷端吹灰器和热端吹灰器的双程吹灰器，通过对硫酸氢铵易粘黏在空预器冷端的特性进行分析，调节吹灰器使其冷端每八小时进行吹扫一次，热端每二十四小时进行吹扫一次。
优选地，所述步骤四的详细步骤如下：
每周一、周二后夜班定期进行机组升烟温检测试验，每周一进行 A侧升烟温试验，每周二进行B侧升烟温检测试验，检测时将负荷降至180MW以下，降低单侧引风机出力、提升另一侧引风机出力，将增强侧引风机的排烟温度升至220℃，烟温的温升率＜2℃/min，升温试验时间2h。
优选地，所述步骤五的详细步骤如下：
设定空预器热端金属温度高于207℃，冷端金属温度高于136℃，算出满足约束条件的空预器入口风温，加上设定的安全裕度，结合数据监控、传热算法、硫酸氢铵特性等元素，搭建“空预器传热模型”实时提供空预器金属温度分布及入口风温最优值。
相比现有技术，本发明的有益效果为：
1、通过优化改造的喷氨流场结构可以保证进入催化剂的氨气在不同工况下分布均匀、烟气流速均匀的技术要求，完善了原脱硝系统缺陷，极大的减少了氨逃逸量和空预器硫酸氢铵的生成量。
2、通过在供氨管路格栅处新增气吹扫门防止氧化皮沉积堵塞喷氨管路，保障了喷氨流场的均匀稳定，通过实行新的空预器吹扫方式，空预器差压得到有效控制，极大的降低硫酸氢铵在空预器中的粘黏量，避免了硫酸氢铵对空预器换热器的腐蚀性,此外，通过供氨控制逻辑优化使得在对机组调节的效果良好，满足机组环保排放标准的同时，能够有效减少氨气消耗。
3、在对空预器冷热端吹灰系统进行改造以及新的吹灰系统正式实施后，结合定期的单侧升烟温试验，空预器内脱除硫酸氢铵效果明显，同时硫酸氢铵在空预器中的粘黏量逐渐下降，空预器差压得到了有效控制。
4、“空预器传热模型”的投入使用，实时提供空预器金属温度分布及入口风温最优值,避免了深度调峰期间空预器内硫酸氢铵的生成从而导致换热元件受到硫酸氢铵腐蚀现象的发生，同时也降低了暖风器蒸汽耗损,有效提高设备使用寿命，保障机组安全运行。
附图说明
图1为本发明提出的一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法的优化改造前后SCR脱硝系统数值模型对比示意图；
图2为本发明提出的一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法的优化结构前后BMCR工况条件下流线分布对比示意云图；
图3为本发明提出的一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法的优化改造前后BMCR工况条件下第一层催化剂层前速度分布对比示意云图；
图4为本发明提出的一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法的优化结构前后BMCR工况条件下喷氨格栅前速度分布对比示意云图；
图5为本发明提出的一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法的优化结构前后BMCR工况条件下全压分布对比示意云图；
图6为本发明提出的一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法的高温蒸汽至供氨格栅吹扫流程图；
图7为本发明提出的一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法的优化后喷氨控制逻辑简图；
图8-A为本发明提出的一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法的空预器冷端吹灰器和热端吹灰器改造示意总图；
图8-B为本发明提出的一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法的空预器冷端吹灰器和热端吹灰器改造示意分图一；
图8-C为本发明提出的一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法的空预器冷端吹灰器和热端吹灰器改造示意分图二；
图9为本发明提出的一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法的空预器内部换热元件金属温度分布图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-9，一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法，包括：
对脱硝装置流场进行检测和调整优化,根据反应机组原SCR脱硝系统结构和喷氨流场的需要从而对反应机组结构进行优化；
供氨管路格栅处安装汽吹扫门，在各供氨格栅处加装适配的蒸汽管，检修人员关闭各格栅供氨门后开启各格栅蒸汽吹扫门，同时对喷氨控制逻辑进行检测优化；
对空预器冷热端吹灰系统进行改造，并通过脱硝装置流场进行氨逃逸率的检测并反馈至吹灰系统中对吹灰器进行调节；
定期进行“排烟温度试验检测”，对机组空预器换热器进行使用情况检测和故障排查；
搭建“空热器传热模型”，配合定期的“提升排烟温度”试验，提供空预器金属温度分布及入口的最佳值，通过入口最佳温度的确定来调整优化最适的脱硝装置流场。
参照图1、2、3、4和5可知，步骤一在SCR脱硝过程中生成的SO3和烟气中逃逸的氨进行反应，从而通过其产生的硫酸氢铵量值对反应机组的氨逃逸率进行检测，实现步骤一的检测流程，其反应方程式：
NH3+SO3+H2O＝NH4HSO4；
2NH3+SO3+H2O＝(NH4)2SO4；
其中，当脱硝效率达到90％，NH3/NOx均方根偏差控制在5％以内，氨逃逸率0.521mg/m3；NH3/NOx均方根偏差增加到15％，氨逃逸增大至3.93mg/m3，脱硝效率相同的情况下，NH3/NOx分布偏差增大，氨逃逸越大，生成的硫酸氢铵越多，通过硫酸氢铵的产出量检测并解决反应机组脱硝系统喷氨是否均匀以及脱硝过程中氨逃逸情况。
实施情况具体表现为：通过绘制优化改造前BMCR工况条件下SCR 烟气脱硝系统流线分布图、喷氨格栅前截面处的气流速度分布云图、第一层催化剂入口截面处的气流速度分布云图、第一层催化剂入口截面处的氨浓度分布云图、整个系统全压分布云图，发现原机组SCR脱硝系统导流板设计和布置存在明显缺陷，局部甚至缺少导流板，导致流速不均，易造成喷氨不均、烟温不均等问题，此外，左右方向上靠近烟道中部流速偏高，两侧流速偏低，烟气流速较低的区域容易导致积灰严重，而烟气流速较高的区域则对喷氨格栅冲刷磨损严重。同时烟气流速的不均也增大了调整喷氨的难度，易导致进入催化剂的烟气中NH3/NOx浓度偏差过大，影响了催化剂的NOx脱除效果，造成SCR 系统出口的对应区域氨逃逸增多，是诱发下游空预器堵塞的主要原因。
参照图1、2、3、4和5可知，步骤一的调整优化的详细步骤如下：
根据反应机组原SCR脱硝系统结构和喷氨流场的需要，对脱硝反应器顶部加装导流板，对局部弯头处导流板进行调整改造，对反应机组SCR入口烟道扩口段、竖直烟道扩口段原导流板进行重新设计优化，直至改造的喷氨流场结构可以保证进入催化剂的氨气在不同工况下可以实现分布均匀以及烟气的流速均匀。
实施情况具体表现为：最终优化改造的喷氨流场结构可以保证进入催化剂的氨气在不同工况下分布均匀、烟气流速均匀的技术要求，经改造后完善了原脱硝系统缺陷，极大的减少了氨逃逸量和空预器硫酸氢铵的生成量。
参照图6可知，步骤二的格栅处安装汽吹扫门详细步骤如下：
在各供氨格栅处加装用于吹扫氧化皮的蒸汽管，蒸汽汽源采用高温辅汽，由检修人员定期逐一关闭各格栅供氨门后，开启各格栅的蒸汽吹扫门，使用稳定均匀的高压蒸汽将氧化皮吹出格栅及支管。
实施情况具体变现为：由检修人员定期逐一关闭各格栅供氨门后，开启各格栅蒸汽吹扫门，用高压蒸汽将氧化皮吹出格栅及支管，防止氧化皮沉积堵塞喷氨管路，保障了喷氨流场的均匀稳定，避免了内部硫酸氢铵的堆积情况。
参照图7可知，步骤二的喷氨控制逻辑优化步骤中将SCR INFIT 调节的净烟气NOx反馈值由原来的氧量修正前的NOx含量修改为氧量修正后的NOx含量,同时为了优化INFIT控制调节精度，将SCR INFIT 调节逻辑中的净烟气NOx设定值加入小时均值和期望值进行修正，公式如下：
X＝min((Xs+a×(XS-XAVG)+b×f(XQ-XN)),XQ)；
Xs为操作人员手动设定值；
Figure RE-GDA0003988745180000101
为前一小时的净烟气NOx含量均值；
Figure RE-GDA0003988745180000102
为净烟气NOx含量期望值，代表该小时时间段往后的NOx含量均值不能超过该值，否则NOx含量环保指标会超标；
XN为NOx含量氧量修正后的实时值。
实施情况具体表现为：该逻辑优化可以使运行人员给定的设定值与小时均值的偏差减小，同时使设定值不断的接近期望值，最大限度的减少喷氨量，经优化逻辑投入后，调节效果良好，满足机组环保排放标准的同时，还能有效减少氨气的消耗。
参照图8-A、8-B与8-C，步骤三的详细步骤如下：
将原空预器单程吹灰器改造为空预器冷端吹灰器和热端吹灰器的双程吹灰器，通过对硫酸氢铵易粘黏在空预器冷端的特性进行分析，调节吹灰器使其冷端每八小时进行吹扫一次，热端每二十四小时进行吹扫一次。
实施情况具体表现为：通过实行新的空预器吹扫方式以及双端的吹灰器的使用，极大的降低硫酸氢铵在空预器中的粘黏量，空预器差压得到有效控制。
步骤四的详细步骤如下：
每周一、周二后夜班定期进行机组升烟温检测试验，每周一进行 A侧升烟温试验，每周二进行B侧升烟温检测试验，检测时将负荷降至180MW以下，降低单侧引风机出力、提升另一侧引风机出力，将增强侧引风机的排烟温度升至220℃，烟温的温升率＜2℃/min，升温试验时间2h。
实施情况具体变现为：定期对机组进行升烟温检测实验，达到了对机组内部氨逃逸情况的实时监测，同时通过A、B不同侧的提升排烟温度的实验，达到了对照实验的目的，定期的检测有效地维护了机组的使用寿命，避免了内部空预器出现偶然性的腐蚀现象。
参照图9，步骤五的详细步骤如下：
设定空预器热端金属温度高于207℃，冷端金属温度高于136℃，算出满足约束条件的空预器入口风温，加上设定的安全裕度，结合数据监控、传热算法、硫酸氢铵特性等元素，搭建“空预器传热模型”实时提供空预器金属温度分布及入口风温最优值。
实施情况具体变现为：空预器传热模型”的投入使用，避免了深调期间空预器换热元件受到硫酸氢铵腐蚀，同时也降低了暖风器蒸汽耗损，有效提高设备使用寿命，保障机组安全运行。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法，其特征在于，包括：
对脱硝装置流场进行检测和调整优化,根据反应机组原SCR脱硝系统结构和喷氨流场的需要从而对反应机组结构进行优化；
供氨管路格栅处安装汽吹扫门，在各供氨格栅处加装适配的蒸汽管，检修人员关闭各格栅供氨门后开启各格栅蒸汽吹扫门，同时对喷氨控制逻辑进行检测优化；
对空预器冷热端吹灰系统进行改造，并通过脱硝装置流场进行氨逃逸率的检测并反馈至吹灰系统中对吹灰器进行调节；
定期进行“排烟温度试验检测”，对机组空预器换热器进行使用情况检测和故障排查；
搭建“空热器传热模型”，配合定期的“提升排烟温度”试验，提供空预器金属温度分布及入口的最佳值，通过入口最佳温度的确定来调整优化最适的脱硝装置流场。
2.根据权利要求1所述的一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法，其特征在于，所述步骤一在SCR脱硝过程中生成的SO3和烟气中逃逸的氨进行反应，从而通过其产生的硫酸氢铵量值对反应机组的氨逃逸率进行检测，实现步骤一的检测流程，其反应方程式：
NH3+SO3+H2O＝NH4HSO4；
2NH3+SO3+H2O＝(NH4)2SO4；
其中，当脱硝效率达到90％，NH3/NOx均方根偏差控制在5％以内，氨逃逸率0.521mg/m3；NH3/NOx均方根偏差增加到15％，氨逃逸增大至3.93mg/m3，脱硝效率相同的情况下，NH3/NOx分布偏差增大，氨逃逸越大，生成的硫酸氢铵越多，通过硫酸氢铵的产出量检测并解决反应机组脱硝系统喷氨是否均匀以及脱硝过程中氨逃逸情况。
3.根据权利要求2所述的一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法，其特征在于，所述步骤一的调整优化的详细步骤如下：
根据反应机组原SCR脱硝系统结构和喷氨流场的需要，对脱硝反应器顶部加装导流板，对局部弯头处导流板进行调整改造，对反应机组SCR入口烟道扩口段、竖直烟道扩口段原导流板进行重新设计优化，直至改造的喷氨流场结构可以保证进入催化剂的氨气在不同工况下可以实现分布均匀以及烟气的流速均匀。
4.根据权利要求1所述的一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法，其特征在于，所述步骤二的格栅处安装汽吹扫门详细步骤如下：
在各供氨格栅处加装用于吹扫氧化皮的蒸汽管，蒸汽汽源采用高温辅汽，由检修人员定期逐一关闭各格栅供氨门后，开启各格栅的蒸汽吹扫门，使用稳定均匀的高压蒸汽将氧化皮吹出格栅及支管。
5.根据权利要求4所述的一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法，其特征在于，所述步骤二的喷氨控制逻辑优化步骤中将SCR INFIT调节的净烟气NOx反馈值由原来的氧量修正前的NOx含量修改为氧量修正后的NOx含量,同时为了优化INFIT控制调节精度，将SCR INFIT调节逻辑中的净烟气NOx设定值加入小时均值和期望值进行修正，公式如下：
X＝min((Xs+a×(XS-XAVG)+b×f(XQ-XN)),XQ)；
Xs为操作人员手动设定值；
Figure FDA0003274252920000031
为前一小时的净烟气NOx含量均值；
Figure FDA0003274252920000032
为净烟气NOx含量期望值，代表该小时时间段往后的NOx含量均值不能超过该值，否则NOx含量环保指标会超标；
XN为NOx含量氧量修正后的实时值。
6.根据权利要求1所述的一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法，其特征在于，所述步骤三的详细步骤如下：
将原空预器单程吹灰器改造为空预器冷端吹灰器和热端吹灰器的双程吹灰器，通过对硫酸氢铵易粘黏在空预器冷端的特性进行分析，调节吹灰器使其冷端每八小时进行吹扫一次，热端每二十四小时进行吹扫一次。
7.根据权利要求1所述的一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法，其特征在于，所述步骤四的详细步骤如下：
每周一、周二后夜班定期进行机组升烟温检测试验，每周一进行A侧升烟温试验，每周二进行B侧升烟温检测试验，检测时将负荷降至180MW以下，降低单侧引风机出力、提升另一侧引风机出力，将增强侧引风机的排烟温度升至220℃，烟温的温升率＜2℃/min，升温试验时间2h。
8.根据权利要求1所述的一种避免空预器换热元件被腐蚀的方法，其特征在于，所述步骤五的详细步骤如下：
设定空预器热端金属温度高于207℃，冷端金属温度高于136℃，算出满足约束条件的空预器入口风温，加上设定的安全裕度，结合数据监控、传热算法、硫酸氢铵特性等元素，搭建“空预器传热模型”实时提供空预器金属温度分布及入口风温最优值。
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