摘要：XXX电厂脱硝尿素热解系统投入初期，由于检修和运行经验相对缺乏，造成系统因杂质较多、低温结晶、雾化压缩空气含水量大和尿素喷枪选型不合理等原因频繁发生流量降低甚至堵塞现象发生，造成溶液雾化效果差或喷枪投用率低，影响整个脱硝系统的稳定运行。通过采取针对性措施，系统堵塞次数显著降低，雾化效果大大改善。
关键词：尿素热解系统；堵塞；低温结晶；蒸发结晶；雾化
XXX电厂新建2台660MW机组分别配备一套脱硝尿素热解系统，将配制好的尿素溶液(约50%-55％浓度)，通过输送管路，经7路计量与分配装置、雾化喷枪等进入热解炉，雾化后的尿素液滴在热解炉内经高温烟气（300-650℃）加热后完全分解，分解产物(NH3和CO2)经由氨喷射系统进入脱硝烟道。在近一年的运行过程中，主要出现以下几种问题：
1、尿素溶液中含杂质较多
XXX电厂尿素溶液原料为袋装固体尿素颗粒，并由人工搬运投料制备。在运行初期，投料工人直接将尿素蛇皮袋口割开进行投料，蛇皮袋碎屑等杂物容易进入投料池，随溶液进入系统管道，造成管道及喷枪堵塞。对设计图纸及安装情况进行检查，发现尿素制备间内，A、B尿素储存罐至A、B输送泵入口未按照设计图纸要求安装Y型过滤器。并且春季本地区杨絮较多，易进入溶解池，对#8机组2017年4、5月份脱硝系统检修记录统计，系统管路、喷枪共发生堵塞22次，平均每月11次，明显高于除冬季外的其他月份。
2、冬季管路及喷枪易发生尿素低温结晶
XXX电厂脱硝热解系统尿素溶液浓度在50-55%之间，以50%浓度尿素溶液为例，该浓度尿素溶液结晶温度约为16.7℃，而本地区冬季最低气温低于0℃，由于受厂房空间限制，尿素溶液制备厂房距锅炉本体距离较远，且尿素溶液输送管道大部分在室外管架布置，采用φ46的不锈钢管道进行输送。尿素溶液的温度为45-55℃，在冬季、初春等寒冷季节，即使管道采取了保温措施，如此细的管道加之长距离的输送，也很难保证尿素溶液的工作温度，一旦低于工作温度，尿素就易结晶析出，造成计量分配模块和喷枪等小口径管路堵塞。对2016年12月至2017年6月共7个月的脱硝尿素系统堵塞缺陷进行统计，见表1：
表1 2016年12月至2017年6月脱硝尿素系统堵塞缺陷次数统计
由图中可见，2016年12月、2017年1月和2017年3月共3个月共发生堵塞缺陷60次，平均每月20次，明显高于其他月份。
3、喷枪吹扫压缩空气管路及流量调节阀易发生堵塞
XXX电厂#8机组运行期间多次发生脱硝喷枪吹扫压缩空气管路堵塞缺陷，对管路检查可见，吹扫管路玻璃管内壁附水滴和白色结晶物质，吹扫压缩空气流量调节阀解体后发现内部存在大量白色尿素结晶物质。原因为压缩空气含水量高，在吹扫管路内壁凝结形成水滴，管路停止吹扫时，热解炉内少量尿素雾化蒸汽倒入管路内，溶解在液滴中，形成尿素溶液。在吹扫过程中，由于水分蒸发，造成尿素从溶液中蒸发结晶，堵塞吹扫管路。
4、喷枪设计不合理造成喷枪雾化效果差，易堵塞和弯曲变形，投用率低，且运行期间无法实现喷枪在线检修
脱硝热解系统喷枪投运以来，尿素溶液在喷枪入口处多次发生堵塞，且在检修过程中发现部分喷枪发生严重弯曲变形。由于初始设计未安装密封系统，运行期间若喷枪发生故障，抽出喷枪会导致热解炉内混合气体外漏，对检修人员具有很大的安全隐患。
针对以上出现的问题，采取了相应的措施：
（1）原系统分配与计量装置未设计过滤装置（见图1），为防止异物进入计量装置之后管道及喷枪中造成堵塞，经过方案比对，在每组计量装置前加装一组口径DN40，滤网精度100目的Y型过滤器（见图2），在尿素制备间A、B尿素储存罐至A、B输送泵入口各加装一个64目Y型过滤器，过滤溶液中所含的固体杂质。同时，从杂质源头抓起，要求尿素投料工人禁止使用大片等切割尿素蛇皮袋口，采用拆线方式拆封，防止蛇皮袋碎屑进入管路造成堵塞。同时，在管路入口加装纱网进行粗滤，防止杂物进入管路。
图1 加装滤网前分配与计量装置示意图
（2）为防止冬季溶液在管道中发生低温结晶，在溶液计量模块管路上安装伴热系统。冬季投用伴热带、伴热丝，保持管路中溶液温度，防止发生结晶。由于热解炉及溶液计量装置布置在锅炉水平约30米平台，冬季寒风会造成极大的管路温降，通过在热解炉外部加盖保温板房，保持管路溶液温度，防止结晶造成系统堵塞。
图2 加装滤网后分配与计量装置示意图
（3）脱硝压缩空气管路及流量调节阀堵塞主要为压缩空气含水量大造成。经检修人员确认，目前空压机所使用的干燥剂状况良好，可满足正常使用需求，但压缩空气缓冲罐底部存水量偏大，造成缓冲罐出口之后压缩空气中含水量偏大。经与运行人员协调，加大压缩空气缓冲罐底部放水频率，减少压缩空气中的含水量。
图3 改造前后尿素喷枪结构形式对比图
4、采用新型高效喷枪。为解决喷枪在运行期间出现的一系列问题，经过仔细研究尝试，对喷枪进行改造，在喷枪尾部设计并加装密封风系统（见图3），解决喷枪无法实现在线检修的问题。在线清理时，通过密封风接口鼓入检修用压缩空气，由于压缩空气压力远高于热解炉内烟气压力，使得烟气不会向外泄漏。同时为解决枪管运行期间弯曲问题，在枪管外部加装套管（见图3），防止枪管发生过热弯曲。且改造后枪管整体长度增加，可使尿素溶液与压缩空气在枪管中更好地混合，增强喷枪雾化效果。
经过一系列改造，目前尿素热解系统运行可靠性得到大大提高，对以往热解系统缺陷进行同期比较：
表2 2016年12月至2017年6月、2017年12月至2018年6月脱硝尿素系统堵塞缺陷次数统计表
由表中数据可看出，针对脱硝系统存在的问题进行相应的系统改进，使得系统缺陷数量明显减少，各喷枪投用率得到显著提高。
下一步改进探索：
目前，XXX电厂#8、#9机组投运时间仍相对较短，脱硝系统存在的一些问题还没有充分暴露出来，例如目前脱硝热解炉运行较为平稳，2018年3月份对热解炉进行检查，未发现热解炉内壁存在明显结晶物，但在国内其余许多电厂均出现过尿素热解炉内壁结晶严重，大量的结晶附着在热解室内壁，严重的影响了整个热解系统的正常运转，一方面热空气在热解室内无法均匀流动，阻碍了温度的分布，使热解室无法达到满足尿素分解所需的温度条件；另一方面大量的结晶占用了热解室内的空间，使尿素溶液在完全分解之前就沾附到结晶物上，形成新的结晶层，无法继续分解。
结语
随着我厂脱硝热解系统运行和检修技术的不断摸索和逐渐成熟，对于制约尿素热解的各种问题也将逐步被解决，热解系统运行可靠性也将不断提高。在经验和技术不断积累、成熟的过程中，检修和运行人员的日常巡检、维护工作也是保障系统安全运行的关键性因素，要不断提高巡检和维护的力度和质量，按照运行和检修操作规程，及早发现一切可能引起热解系统故障的起因，并做好提前干预，尽早排除。
作者简介
刘行行，出生年月，1989年4月，性别：男，籍贯，河北省邯郸市，最高学历：本科，职称：助理工程师；研究方向：火力发电厂锅炉检修。
论文作者:刘行行
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
标签：尿素论文; 喷枪论文; 溶液论文; 管路论文; 系统论文; 结晶论文; 压缩空气论文; 《电力设备》2018年第24期论文;