[0001] 本发明涉及余热锅炉烟气脱硝技术领域，具体涉及一种烟气脱硝余热锅炉换热设备结盐在线清除装置及方法。

[0002] 大气污染是全球共同关注的问题，其最主要的来源是各种工业企业在燃料燃烧过程中产生的烟气，这些烟气通常包含大量的硫化物和氮氧化物，必须在排放前加以脱除。而这些高温烟气含有大量的可回收热量，从经济上考虑必须用余热锅炉加以回收。因此这些工业企业均采用烟气脱硝余热锅炉回收热量和脱除氮氧化物以及后续脱除硫化物。

[0003] 目前国内外最主流的脱硝工艺为选择性还原法。对于采用选择性催化还原法(SCR)脱硝的余热锅炉流程如下：高温烟气经高温蒸发取热并与氨气在在氨/空气混合器内充分混合，一起进入预热锅炉脱硝催化剂床层反应器，在SCR脱硝催化剂作用下，氨气与烟气中的NOX发生氧化还原反应，生成N2和H2O，脱硝后的烟气继续经换热设备(省煤器和/或空气预热器)回收热量，经换热后从炉底排除余热锅炉。对于采用选择性非催化还原脱硝的余热锅炉流程如下：高温烟气中的氮氧化物在800‑1000℃的炉膛与氨气反应，生成N2和H2O，脱硝后的烟气继续经高温取热和低温换热设备(空气预热器)回收热量。其中最常用和最有效的余热锅炉烟气脱硝工艺是选择性催化还原法，即采用脱硝催化剂在较低的温度下进行。由于其技术成熟、运行可靠且不产生二次污染等优点，得到了广泛的应用。该技术的脱硝原理均是利用氨或尿素作为还原剂，在脱硝催化剂催化作用或高温下，利用氨与烟气中的NOx进行反应，生成氮气和水，从而脱除烟气中的氮氧化物，实现烟气净化的过程。但是由于烟气中的主要污染物包括SOx、NOx和颗粒物，采用还原法脱硝工艺时，注入的氨除参与还原NOx反应外，部分还会与SOx中的SO3反应，生成硫酸铵或硫酸氢铵，其中硫酸氢铵的熔点为
147℃，沸点是350℃。由于余热锅炉中低温换热设备各段的正常操作温度为160～270℃，正是硫酸氢铵的液化温度区间，液态的硫酸氢铵是一种粘性很强的物质，会粘附烟气中的催化剂粉尘颗粒，附着在低温换热设备管束上后，影响传热效率，锅炉取热能力下降，更为严重的是随着粘性物质的沉积，影响烟气的流通面积，造成余热锅炉压降增大，影响烟气轮机做功，装置能耗急剧增加，如果处理不及时，严重时会造成工业装置停工。由于烟气选择性脱硝工艺技术特点及反应原理，硫酸氢铵的生成是必然存在的。随着运行时间的延长，或者脱硝催化剂效率下降，氨逃逸增加，余热锅炉低温换热设备管束的结盐结垢问题会进一步加剧，一般情况下余热锅炉运行半年至1年就因低温换热设备管束结盐结垢而停工检修清理。目前使用的清除手段是停炉，待炉内温度恢复至常温后，设备开人孔后，检修人员进入锅炉内部用高压水冲洗炉管和炉管翅片上的硫酸氢铵结垢，需要停炉3‑5天。如龚文等所报道(龚文，杨智，潘剑锋，余热锅炉烟气脱硝装置技术改造后存在问题及对策，《石油化工设备》，Vol.48，No.6，73‑76)。这将严重影响工业装置的长周期运行和经济效益。

[0004] CN104180378A公开了一种在线消除火电厂燃煤锅炉空预器硫酸氢铵堵灰的方法，该方法利用了机组调峰低负荷时段，根据硫酸氢铵沉积过程的可逆性原理，提出了一种运行调整方法，使单侧空预器隔绝空气，通入少量高温烟气，逐步提高空预器整体部件温度，使附着在传热元件上的液态硫酸氢铵气化，从而消除堵塞。目前我国的燃煤机组调峰频繁，经常在夜间有长时间低负荷运行时段，这样机组就能够经常利用低负荷调峰时段，对空预器进行轮流硫酸氢铵堵灰清理，降低空预器阻力，避免停机进行高压水冲洗，减少经济损失。

[0005] CN 106765246 B公开了一种在线清除炼厂FCC装置余热锅炉硫酸氢铵结垢的方法，按照烟气流动方向，在余热锅炉内依次设有燃烧室、高温过热段、低温过热段、高温蒸发段、SCR脱硝段、低温蒸发段、高温省煤器和低温省煤器，在余热锅炉燃烧室后部引出两路高温烟气，其中第一路高温烟气与高温蒸发段后的烟气混合，使混合后烟气温度达到350～400℃，减少硫酸氢铵的生成，然后进入SCR脱硝段进行脱硝处理；另一路高温烟气与低温蒸发段后的烟气混合，使混合后烟气温度达到400～470℃，然后一同进入高温省煤器，使凝结在省煤器炉管上的硫酸氢铵气化分解，达到清除结垢的目的。但是高温会造成管内水大量汽化产生气阻、省煤器管束出现干烧，同时分解产生的硫酸会损害省煤器管束等，降低设备使用寿命。而且高温烟气直接绕过选择性催化还原脱硝段进入后续换热系统，会导致排放烟气氮氧化物超标。

[0006] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种烟气脱硝余热锅炉低温换热设备硫酸氢铵结盐在线清除的装置及方法。本发明可以有效防止硫酸氢铵堵塞脱硝余热锅炉低温换热设备，降低余热锅炉由于低温换热设备管束表面硫酸氢铵沉积堵塞而升高的压降，达到高效清灰目的，恢复低温换热设备换热效率，并且不影响余热锅炉及上下游装置的正常生产运行。

[0007] 一方面，本发明提供一种烟气脱硝余热锅炉换热设备结盐的在线清除装置，所述装置包括：

[0008] 位于换热设备上方和/或下方的喷枪，其中，所述喷枪可纵向往复移动、且可径向往复旋转；以及

[0009] 位于余热锅炉外壳上、供喷枪移动和旋转的动密封。

[0010] 本发明一些实施方式中，所述装置还包括：

[0011] 用于容纳冲洗液的储罐；

[0012] 用于流通冲洗液的管道；和

[0013] 用于将冲洗液从储罐输送到喷枪的加压设备。

[0014] 本发明一些实施方式中，所述喷枪包括喷杆和喷嘴；所述喷嘴呈实心锥形、空心锥形、方锥形、椭圆锥形、扇形和螺旋形中的至少一种。

[0015] 本发明一些实施方式中，所述喷枪的径向往复旋转的角度为0～180°、0～150°或0～120°。

[0016] 本发明一些实施方式中，所述冲洗液为水、清洗液或他们的混合物。

[0017] 另一方面，本发明提供一种烟气脱硝余热锅炉换热设备结盐的在线清除方法，所述方法包括：

[0018] 在烟气脱硝余热锅炉以及上下游装置运行的状态下，通过加压设备将冲洗液通过喷枪喷射到结盐的换热设备上；

[0019] 其中，所述喷枪以纵向往复移动和径向往复旋转的方式使冲洗液接触结盐的换热设备的表面。

[0020] 本发明一些实施方式中，所述径向往复旋转的角度为0～180°、0～150°或0～120°。

[0021] 本发明一些实施方式中，根据结盐的换热设备的压降来判断是否停止加压设备的运行。

[0022] 本发明一些实施方式中，所述加压设备的输出压力为0.1‑15MPa，所述喷枪的冲洗液的流量为5‑150kg。

[0023] 本发明不必停炉或将结垢换热设备切出正常运行系统就可清除烟气余热锅炉脱硝系统后续换热设备表面的硫酸氢铵结垢。该方法操作简单，安全可靠，实施成本低，最主要的是不影响上下游装置正常生产运行，不需要降低装置加工负荷及停用余热锅炉，在正常生产工况下就可实施，且清除效果良好，相同运行工况下余热锅炉压降减少6‑15kpa，结盐问题得到有效解决。另外随着系统压降减小，烟气轮机能量回收效率提高，主风机电机电流在原基础上下降50A‑60A，按照10kv、额定功率15500KW电机测算，年(8400小时)节约电费400多万元。若将停炉清垢3‑5天的效益计算在内，每年的经济效益在千万元以上。
附图说明

[0024] 图1是本发明烟气脱硝余热锅炉低温换热设备结盐在线清除装置。

[0025] 图中：1—冲洗液储罐；2—高压泵；3—高压金属软管；4—喷枪；5—喷枪的喷嘴；6—喷枪与余热锅炉外壳联接的动密封；7—低温换热设备；8—余热锅炉

[0026] 下面结合附图和实施例对本发明的装置和方法进行详细说明，但不因此对本发明造成限制。

[0027] 现有技术必须停炉或将结垢换热设备切出正常运行系统并冷却至常温后方能清洗烟气余热锅炉脱硝系统后续换热设备表面的硫酸氢铵结垢。众所周知，水蒸气无法将换热设备表面的处在胶黏状态的硫酸氢铵结垢清洗下来，本发明采用了局部降低换热设备表面的温度使沉积在低温换热设备炉管表面的硫酸氢铵迅速溶解，随烟气携带脱除，进入后续烟气脱硫装置，达到除盐目的，不产生新的污染物，不影响烟气正常达标排放。

[0028] 本发明中，所述烟气脱硝余热锅炉低温换热设备结盐在线清除装置包括冲洗液高压输送设备和可纵向往复移动且可径向往复旋转0～180°的喷枪，所述喷枪位于结盐换热设备的上方和/或下方。所述喷枪的喷嘴为实心锥形，空心锥形，方锥形，椭圆锥形，扇形，螺旋形中的一种，优选为扇形和方锥形中的一种。所述喷枪的喷杆和结盐换热设备的外壳动密封联接。所述喷枪的径向往复旋转角度优选为0～150°，更优选为0～120°。

[0029] 所述喷枪可以选用市场上任何形式的现有产品，属于公知技术。

[0030] 根据烟气脱硝余热锅炉低温换热设备的尺寸，可以设置1‑9组喷枪。所述喷枪的喷嘴针对烟气脱硝余热锅炉低温换热设备的表面。

[0031] 本发明中，烟气脱硝余热锅炉低温换热设备结盐在线清除方法包括在烟气脱硝余热锅炉及上下游装置正常生产运转的状态下，所述高压输送设备将冲洗液经由喷枪的喷嘴喷洒到结盐的低温换热设备管束上，通过喷枪喷杆的纵向往复移动和径向往复旋转以保证冲洗液接触所有结盐设备表面。所述的喷枪喷杆的纵向往复移动和径向往复旋转可以手动调节或自动调节，调节的节奏以彻底清除冲洗液冲洗表面的结盐结垢为度。所述的冲洗液为水和清洗液中的一种或其混合物。所述的清洗液为NKQX‑01清洗剂(上海纳科助剂有限公司生产)。

[0032] 所述冲洗液高压输送设备为高压泵或均质机或其它能将冲洗液压力提高的设备，这属于公知的技术。所述冲洗液高压输送设备的输出压力为0.1‑15MPa，每组喷枪的冲洗液的流量为5‑150kg。冲洗液的流量以不影响余热锅炉的正常运行为度。

[0033] 本发明烟气脱硝余热锅炉低温换热设备结盐在线清除装置如附图1所示。一旦过量的烟气脱硝还原剂氨或尿素与烟气中的SOX反应生成的硫酸氢铵粘附于低温换热设备7的管束上造成压降明显增加时，启动冲洗液高压泵2，将冲洗液储罐1内的冲洗液经高压金属软管3高压输送至喷枪4，经喷嘴5喷洒于结盐结垢的低温换热设备7的管束表面，将粘附的硫酸氢铵垢层冲洗溶解下来，随烟气携带排除余热锅炉8，进入后续烟气脱硫装置(图1未显示)，达到除盐目的，不产生新的污染物，不影响烟气正常达标排放。

[0034] 由于设置了金属软管3和喷枪的喷杆和余热锅炉8的外壳动密封6，喷枪4可纵向往复移动且可径向往复旋转0～180°，位于结盐换热设备7的上方和/或下方(未显示)。所述喷枪的喷嘴为实心锥形，空心锥形，方锥形，椭圆锥形，扇形，螺旋形中的一种，优选为扇形和方锥形中的一种。所述喷枪的喷杆和余热锅炉8的外壳由动密封6联接。所述喷枪的径向往复旋转角度优选为0～150°，更优选为0～120°。

[0035] 根据烟气脱硝余热锅炉低温换热设备的尺寸，可以设置1‑9组喷枪(图1仅显示1组)。喷枪组数的选择以喷枪喷出的冲洗液能与所有结垢表面接触。喷枪4的喷嘴5针对烟气脱硝余热锅炉低温换热设备7的管束表面。通过喷枪4的喷杆纵向往复移动和径向往复旋转以保证冲洗液接触结盐换热设备7管束的所有表面。喷枪4的喷杆纵向往复移动和径向往复旋转可以手动调节或自动调节，调节的节奏以彻底清除结盐结垢换热设备上的结盐结垢为度。为了保证冲洗液充分与低温换热设备管束上所有结盐垢层接触，可以采用全面搜索的方法，逐片冲洗溶解结盐垢层，缓慢旋转喷枪的喷杆，待喷枪喷出的冲洗液冲洗到的结盐垢层全部溶解后再缓慢顺序地纵向移动喷枪的喷杆到新的位置，再缓慢旋转喷枪的喷杆，待喷枪喷出的冲洗液冲洗到的结盐垢层全部溶解后再缓慢顺序地纵向移动喷枪的喷杆到新的位置，直至结盐垢层全部冲洗溶解掉。根据结盐结垢换热设备的压降可以判断是否将结盐垢层清洗干净，若未清理干净，可以再重复上述清洗过程，直至结盐垢层全部冲洗溶解掉。

[0036] 所述的冲洗液为水和清洗液中的一种或其混合物。所述的清洗液为NKQX‑01清洗剂(上海纳科助剂有限公司生产)。

[0037] 冲洗液高压输送设备可以为高压泵或均质机或其它任何能将冲洗液压力提高的设备，这属于公知的技术。图1中选用高压泵2为所述冲洗液高压输送设备，其输出压力为0.1‑15MPa，每组喷枪的冲洗液的流量为5‑150kg。冲洗液的流量以不影响余热锅炉的正常运行为度。

[0038] 实施例1

[0039] 某石化公司185万吨/年重油催化裂化装置采用烟气脱硝余热锅炉低温换热设备结盐在线清除装置，如图1所示。设置3组喷枪(仅显示1组)，随着SCR脱硝催化剂进入寿命后半期，脱硝效率下降，氨逃逸增加，脱硝锅炉低温换热设备省煤器7的管束上氨盐积聚，导致余热锅炉入口压力达到15.98Kpa及催化裂化装置烟气系统后路压力整体升高。装置运行面临提量受限、烟机效率下降、锅炉取热下降、环保指标上限控制、能耗增加、水封罐失效突破等一系列危险。在装置满负荷工况下立即实施在线清垢除盐，冲洗液为水和清洗液NKQX‑01清洗剂(上海纳科助剂有限公司生产)的混合物(质量比：98:2)，高压泵出口压力3.0MPa，每组喷枪冲洗液流量为20kg/分钟，喷枪径向缓慢旋转角度0‑90°且缓慢纵向移动，确保结盐管束表面盐垢均被冲洗且充分溶解，24小时后余热锅炉入口压力下降至8.25Kpa，下降7.73Kpa，烟机电流下降60A，余热锅炉效率提高，产汽系统供水温度上升，装置产汽量增加，在线清垢除盐程序停止。

[0040] 装置再运行半年以后余热锅炉入口压力达到15.00Kpa，随后再启动在线清垢除盐程序，只用中间1组喷枪，冲洗液为水和清洗液NKQX‑01清洗剂(上海纳科助剂有限公司生产)的混合物(质量比：99:1)，高压泵出口压力9.0MPa，喷枪径向缓慢旋转角度0‑120°且缓慢纵向移动，确保结盐管束表面盐垢均被冲洗且充分溶解，冲洗液流量为120kg/分钟，60小时后余热锅炉入口压力下降至8.30Kpa，下降了6.7Kpa，烟机电流下降50A。

[0041] 装置再运行半年以后余热锅炉入口压力达到15.80Kpa，随后再启动在线清垢除盐程序，冲洗液为水和清洗液NKQX‑01清洗剂(上海纳科助剂有限公司生产)的混合物(质量比：99.9:0.1)，启用喷枪按第1组至第2组再到第3组，高压泵出口压力9.0MPa，喷枪径向旋转角度0‑90°且缓慢纵向移动，确保结盐管束表面盐垢均被冲洗且充分溶解，冲洗液流量为50kg/分钟，72小时后余热锅炉入口压力下降至8.03Kpa，下降了7.77Kpa，烟机电流下降
55A。

[0042] 实施例2

[0043] 某火力发电厂燃煤余热锅炉采用SCR脱硝工艺运行半年后，下游空气预热器管束结盐结垢严重导致前端压力升高，只好停炉清垢。采用如图1所示的烟气脱硝余热锅炉低温换热设备结盐在线清除装置后，在其低温换热设备即空气预热器管束结盐结垢导致上游压力升高至严重影响正常生产运行时，启动在线清垢除盐程序，采用6组喷枪，冲洗液为水，高压泵出口压力12.0MPa喷枪径向缓慢旋转角度0‑45°且缓慢纵向移动，确保结盐管束表面盐垢均被冲洗且充分溶解，每组喷枪冲洗液流量为80kg/分钟，6小时后余热锅炉入口压力恢复至结垢前压力，停止清垢程序。燃煤余热锅炉再运行半年后，在其低温换热设备即空气预热器管束上结盐结垢上游压力升高至严重影响正常生产运行时，再次启动在线清垢除盐程序，启用喷枪按第1组至第2组直至第6组的顺序，冲洗液为水和清洗液NKQX‑01清洗剂(上海纳科助剂有限公司生产)的混合物(质量比：99:1)，高压泵出口压力0.5MPa喷枪径向缓慢旋转角度0‑45°且缓慢纵向移动，确保结盐管束表面盐垢均被冲洗且充分溶解，冲洗液流量为20kg/分钟，24小时后余热锅炉入口压力恢复正常，停止清垢程序。