脫硝火電廠空氣預(yù)熱器堵塞原因分析及對策

黃書芳，陳一平

(貴州黔東電力有限公司，貴州凱里557702)

脫硝火電廠空氣預(yù)熱器堵塞原因分析及對策

Reasons and countermeasures of denitration power plant air preheater plugging

黃書芳，陳一平

(貴州黔東電力有限公司，貴州凱里557702)

黔東電廠鍋爐脫硝系統(tǒng)投運(yùn)后，空氣預(yù)熱器發(fā)生了嚴(yán)重堵塞。文中針對氨逃逸量大、吹灰方式不合理及冷端綜合溫度低等主要原因進(jìn)行深入分析，并通過優(yōu)化脫硝運(yùn)行、改變空預(yù)器吹灰方式及提高冷端綜合溫度等手段，使得該問題得到成功解決，確保了鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

脫硝系統(tǒng)；空氣預(yù)熱器；堵塞；原因；措施

黔東電廠600 MW亞臨界W型火焰鍋爐設(shè)計(jì)煤種為高硫無煙煤，為滿足NOx環(huán)保排放要求，2013年在機(jī)組A修過程中，對1號鍋爐實(shí)施了脫硝改造，在鍋爐尾部煙道空氣預(yù)熱器前加裝了脫硝系統(tǒng)，同時(shí)，為防止空氣預(yù)熱器冷端腐蝕，對空氣預(yù)熱器冷端換熱波紋板進(jìn)行了防腐蝕的搪瓷材料改造。

脫硝系統(tǒng)投運(yùn)半個(gè)月后，即出現(xiàn)了空氣預(yù)熱器嚴(yán)重堵塞，造成高負(fù)荷期間空氣預(yù)熱器進(jìn)出口差壓周期性大幅波動和引送風(fēng)機(jī)頻繁失速，機(jī)組無法接帶滿負(fù)荷，而且嚴(yán)重影響了鍋爐燃燒的穩(wěn)定性。

1 脫硝系統(tǒng)和空氣預(yù)熱系統(tǒng)介紹

黔東電廠脫硝系統(tǒng)采用選擇性催化還原法(SCR)的脫硝裝置，鍋爐最大工況下脫硝設(shè)計(jì)效率大于85%。還原劑為液氨，液氨先在氨區(qū)蒸發(fā)成0.2MPa左右的氨氣，再進(jìn)入鍋爐省煤器出口的噴氨格柵，通過稀釋風(fēng)機(jī)噴入煙道與煙氣混合，然后經(jīng)過催化劑，NOx與被吸附的NH3反應(yīng)完成脫硝反應(yīng)，主要工藝系統(tǒng)流程如圖1所示。

每臺鍋爐配置2臺東方鍋爐空氣預(yù)熱器分公司提供的三分倉容克式空氣預(yù)熱器，冷熱端各設(shè)置1臺蒸汽吹灰器〔1〕。在機(jī)組A修過程中，對空氣預(yù)熱器進(jìn)行了冷端吹灰器和換熱元件改造，將原來的單介質(zhì)蒸汽吹灰器更換為雙介質(zhì) (高壓水、蒸汽)脫硝專用吹灰器，以便于空氣預(yù)熱器冷端的高壓水沖洗。換熱元件改造主要是將原有冷端蓄熱元件改為950mm的搪瓷換熱元件，讓硫酸氫氨易沉積的溫度區(qū)設(shè)計(jì)在冷段傳熱元件區(qū)，以盡量降低硫酸氫氨的堵塞程度；冷段采用了大波紋版型換熱元件，以增大煙氣流通截面。改造后的蓄熱元件為800 mm＋800mm＋950mm的3層結(jié)構(gòu)。

2 空氣預(yù)熱器堵塞對運(yùn)行造成的影響

1號機(jī)組A修后運(yùn)行約半個(gè)月，空氣預(yù)熱器發(fā)生了較嚴(yán)重的堵塞，前后煙氣壓差，一、二次風(fēng)壓和鍋爐風(fēng)箱壓差等均出現(xiàn)大幅波動現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了機(jī)組的帶負(fù)荷能力與鍋爐燃燒穩(wěn)定性。

空氣預(yù)熱器每運(yùn)行一周 (轉(zhuǎn)速為1 r/min)，進(jìn)出口二次風(fēng)壓差波動幅度達(dá)1.0 kPa，爐膛風(fēng)箱壓在0.48～0.82 kPa間波動，波動幅度達(dá)到0.4 kPa，一次風(fēng)壓波波動達(dá)0.3 kPa，造成送引風(fēng)機(jī)運(yùn)行中周期性失速，鍋爐氧量不足，機(jī)組帶高負(fù)荷時(shí)氧量低，鍋爐結(jié)焦嚴(yán)重。同時(shí)，因一、二次風(fēng)壓波動較大，鍋爐燃燒不穩(wěn)。

3 空氣預(yù)熱器堵塞原因分析

3.1 噴氨量過大

脫硝系統(tǒng)投運(yùn)后，噴氨系統(tǒng)自動調(diào)整品質(zhì)差，氨逃逸量表顯示不準(zhǔn)，而運(yùn)行人員缺乏經(jīng)驗(yàn)，造成過量液氨噴入煙道，氨逃逸量嚴(yán)重超標(biāo)，在空氣預(yù)熱器換熱面上大量產(chǎn)生硫酸氫氨〔2〕，導(dǎo)致冷端堵灰嚴(yán)重，同時(shí)，NOx排放濃度很低，最低時(shí)只有15mg/Nm3，大大低于合格標(biāo)準(zhǔn) (200mg/Nm3)。

3.2 吹灰器運(yùn)行不滿足要求

雖然空氣預(yù)熱器冷端吹灰器已更換為雙介質(zhì)吹灰器，但仍不滿足吹灰要求。吹灰器運(yùn)行初期，未能按設(shè)計(jì)的吹灰方式進(jìn)行吹灰，而且吹灰壓力比額定壓力低0.2MPa，吹灰效果達(dá)不到要求。且吹灰方式仍按原來每班吹灰2次的頻率進(jìn)行，沒有根據(jù)空氣預(yù)熱器的壓差進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，當(dāng)發(fā)現(xiàn)空氣預(yù)熱器明顯堵塞后，再改為連續(xù)吹灰也難以疏通〔3〕。

3.3 空氣預(yù)熱器冷端綜合溫度低

入爐煤含硫長期平均值在4%左右，對應(yīng)的空氣預(yù)熱器冷端綜合溫度理論值應(yīng)該控制在190℃以上，進(jìn)行降低排煙溫度提高鍋爐效率的改造后，空氣預(yù)熱器的出口煙溫平均只有120℃左右，即使開啟熱風(fēng)再循，空氣預(yù)熱器入口二次風(fēng)溫也只能提高至40℃，冷端綜合溫度也只有160℃左右，仍然達(dá)不到設(shè)計(jì)冷端綜合溫度要求，因而加劇了空氣預(yù)熱器冷端的堵塞。

4 空氣預(yù)熱器防堵塞措施

4.1 脫硝系統(tǒng)指標(biāo)控制與優(yōu)化

1)硝排放指標(biāo)控制在100 mg/Nm3以上，防止因排放指標(biāo)過低造成過量噴氨，最終導(dǎo)致氨逃逸量增加。

2)對脫硝系統(tǒng)出口的氨逃逸率表進(jìn)行校驗(yàn)，確保顯示值的準(zhǔn)確性，同時(shí)，合理控制噴氨量，嚴(yán)格將氨逃逸率控制在1.5×10－6以內(nèi) (設(shè)計(jì)值為3× 10－6)〔4〕，減少氨逃逸量。

3)對噴氨調(diào)節(jié)自動系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，確保噴氨調(diào)節(jié)穩(wěn)定，運(yùn)行曲線平穩(wěn)。

4)根據(jù)脫硝系統(tǒng)煙道流場速度分布，對脫硝系統(tǒng)噴氨手動門進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，保證煙道橫向噴氨比例與流場的煙氣量相匹配，防止煙道局部噴氨超標(biāo)或過少。

4.2 吹灰系統(tǒng)治理

1)進(jìn)行空氣預(yù)熱器冷端吹灰器槍頭壓力校驗(yàn)，嚴(yán)格按額定壓力1.5MPa的要求進(jìn)行調(diào)整，確?？疹A(yù)器冷端吹灰效果。

2)優(yōu)化空氣預(yù)熱器吹灰器運(yùn)行周期。機(jī)組在400MW負(fù)荷以上，因鍋爐通風(fēng)量大，空氣預(yù)熱器積灰現(xiàn)象相對較少，空氣預(yù)熱器采取每班2次的定期吹灰方式；機(jī)組負(fù)荷400MW負(fù)荷以下，通風(fēng)量較小時(shí)，積灰加重，則采用連續(xù)吹灰方式〔5〕；同時(shí)，空氣預(yù)熱器連續(xù)吹灰期間，冷端與熱端吹灰器的吹灰循環(huán)方式為冷端吹5次后熱端再吹1次。

3)對冷端吹灰器進(jìn)退步序進(jìn)行優(yōu)化，將原進(jìn)到位再間斷退出的程序，改為間斷進(jìn)與間斷退程序，且進(jìn)退暫停點(diǎn)不重疊，以確保吹灰器的吹灰范圍覆蓋整個(gè)換熱面。

4)嚴(yán)密監(jiān)視空氣預(yù)熱器進(jìn)出口壓差，當(dāng)空氣預(yù)熱器進(jìn)出口壓差超過2.0 kPa，無論機(jī)組負(fù)荷大小，空氣預(yù)熱器冷端吹灰均改為連續(xù)吹灰，直至壓差降至2.0 kPa以下后再改為正常吹灰方式。

4.3 提高空氣預(yù)熱器冷端綜合溫度

1)減少鍋爐受熱面吹灰頻次。主要是將鍋爐爐膛吹灰器的吹灰方式由原1天1次，改為每5天1次，其它受熱面吹灰由每天1次改為每2天1次，這樣就可在確保鍋爐參數(shù)正常情況下，冷端綜合溫度在不吹灰時(shí)能提高約10℃。

2)開啟鍋爐送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)熱再循環(huán)，提高空氣預(yù)熱器入口一、二次風(fēng)溫，以最終提高冷端綜合溫度。

4.4 停爐沖洗

利用機(jī)組停運(yùn)機(jī)會，用專用高壓水沖洗系統(tǒng)(沖洗壓力達(dá)20MPa)，對空氣預(yù)熱器進(jìn)行徹底水沖洗，清除積灰，疏通堵塞的空預(yù)器傳熱元件，確保開機(jī)后空氣預(yù)熱器后期的運(yùn)行穩(wěn)定。

4 空氣預(yù)熱器防堵整治效果

通過采取高壓水沖洗、控制脫硝排放、調(diào)整吹灰、提高冷端綜合溫度等措施，空氣預(yù)熱器堵塞問題大為緩解。2014年1月重新啟動后，空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)進(jìn)出口差壓一般保持在1.0 kPa范圍內(nèi)，空氣預(yù)熱器出口一、二次風(fēng)壓、爐膛負(fù)壓等參數(shù)平穩(wěn)，再未出現(xiàn)因空氣預(yù)熱器堵塞而產(chǎn)生的大幅度波動現(xiàn)象，大大提高了鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

〔1〕東方鍋爐股份有限公司.空氣預(yù)熱器改造說明書 〔S〕.2013.

〔2〕彭祖輝.江蘇省燃煤機(jī)組脫硝裝置運(yùn)行現(xiàn)狀分析 〔J〕.江蘇電機(jī)工程，2013(6):77-80.

〔3〕盧順新，戴榮，楊義軍，等.600MW鍋爐空預(yù)器積灰堵塞原因 〔J〕.湖南電力，2012，32(2):47-49，52.

〔4〕趙翀.某火電廠選擇性催化還原煙氣脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行研究〔D〕.南昌:南昌大學(xué)，2013.

〔5〕高革臣.鍋爐空氣預(yù)熱器堵塞原因分析及解決方案 〔J〕.科技創(chuàng)新導(dǎo)板，2011(18):92.

TM712；TM761

B

1008-0198(2014)06-0055-02

10.3969/j.issn.1008-0198.2014.06.016

2014-05-06 改回日期:2014-07-21