鍋爐脫硝改造后空預(yù)器阻力增大的原因分析及處理方法

摘要：對(duì)于SCR法煙氣脫硝，氨氣和NOX不能全部混合，逃逸是不可避免的，當(dāng)逃逸率超標(biāo)時(shí)氨氣與三氧化硫反應(yīng)生成硫酸氫銨堵塞空預(yù)器，造成空預(yù)器差壓升高，電流擺動(dòng)，影響機(jī)組帶負(fù)荷能力及安全運(yùn)行。文中通過(guò)機(jī)組運(yùn)行中對(duì)空預(yù)器進(jìn)行高壓水沖洗，解決了空預(yù)器差壓高的問(wèn)題，對(duì)離線和在線兩種水沖洗方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析，并提出了運(yùn)行中防止空預(yù)器差壓升高的措施。

關(guān)鍵詞：脫硝改造；空預(yù)器阻力；水沖洗；對(duì)比分析；措施

為滿足新的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，該廠于2013年分別對(duì)1、2號(hào)爐脫硝裝置進(jìn)行改造并投入運(yùn)行。

脫硝裝置改造投運(yùn)后，脫硫出口NOX明顯下降，正常時(shí)能保持脫硫出口NOX在100mg/Nm3以內(nèi)，能滿足新的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)；脫硝裝置投運(yùn)后，雖然脫硫出口NOX達(dá)標(biāo)，但是隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，加之對(duì)新投運(yùn)的設(shè)備系統(tǒng)認(rèn)識(shí)不夠，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不足，空預(yù)器差壓增加明顯，尤其是在燃用高硫分煤后空預(yù)器差壓增長(zhǎng)很快，差壓在很短時(shí)間內(nèi)由剛投入時(shí)的1kPa左右快速增長(zhǎng)至3kPa左右，造成了爐膛負(fù)壓。一、二次風(fēng)壓呈正弦波波動(dòng)，空預(yù)器電流也持續(xù)波動(dòng)，嚴(yán)重影響了鍋爐燃燒的穩(wěn)定性和風(fēng)機(jī)、空預(yù)器等設(shè)備的安全運(yùn)行。

空預(yù)器差壓增長(zhǎng)后，通過(guò)提高空預(yù)器處蒸汽吹灰頻次、吹灰壓力等手段可有效抑制空預(yù)器差壓的進(jìn)一步增長(zhǎng)，但要使空預(yù)器差壓下降卻較困難，如何能在運(yùn)行中降低空預(yù)器差壓成為急需解決的問(wèn)題，通過(guò)到多家單位進(jìn)行調(diào)研和論證，該廠在1、2鍋爐空預(yù)器蒸汽吹灰處增加了空預(yù)器水沖洗設(shè)備。

1 鍋爐脫硝裝置和空預(yù)器改造簡(jiǎn)介

1.1 鍋爐脫硝裝置的改造概況

該廠（2×300MW）兩臺(tái)蒸發(fā)量為1025T/H的燃煤鍋爐機(jī)組各配備一套煙氣脫硝裝置，脫硝裝置采用選擇性催化還原（SCR）法全煙氣脫硝，脫硝裝置反應(yīng)器布置在鍋爐省煤器出口與空預(yù)器之間。催化劑采用2+1層布置，脫硝裝置采用氨作為還原劑。

催化劑的運(yùn)行有一個(gè)最佳溫度范圍，當(dāng)運(yùn)行溫度高于催化劑的最高溫度限值時(shí)，催化劑將發(fā)生燒結(jié)和脆裂；當(dāng)運(yùn)行溫度低于催化劑的最低溫度限值時(shí)，容易生成硫酸氫銨，生成的硫酸氫銨附著在催化劑表面，導(dǎo)致催化劑活性降低，影響脫硝效率。催化劑的最低溫度與煙氣中NH3和SO3的濃度有關(guān)，兩者濃度越高，催化劑的最低溫度限值越高。

1.2 鍋爐空預(yù)器改造概況

為配合脫硝裝置改造，對(duì)空預(yù)器進(jìn)行了相應(yīng)的改造，改造后的空預(yù)器有以下特點(diǎn)：一是改造后的空預(yù)器仍采用豪頓華空預(yù)器；二是空預(yù)器蓄熱片高度不變，將原來(lái)的三段式蓄熱片改為兩段式，低溫段高度為1100mm，表面鍍搪瓷；三是蓄熱片改為大通道蓄熱片；四是原空預(yù)器吹灰為脈沖吹灰，現(xiàn)在改為蒸汽吹灰。

2 空預(yù)器堵塞原因分析及對(duì)運(yùn)行的影響

2.1 空預(yù)器差壓升高原因分析

（1）低氮燃燒器投入較小，脫硝噴氨量較大。為降低脫硫出口NOX采用了低氮燃燒器加SCR方式，運(yùn)行中通過(guò)對(duì)低氮燃燒器的調(diào)整降低脫硝入口的NOX值，然后通過(guò)SCR裝置的作用，保證脫硫出口NOX值在100mg/Nm3以內(nèi)；低氮燃燒器投入后，如要降低脫硝裝置入口NOX值，需開(kāi)大SOFA風(fēng)開(kāi)度，由于SOFA風(fēng)開(kāi)度的增加，燃燒器區(qū)域二次風(fēng)開(kāi)度控制較?。?0%以內(nèi)），發(fā)現(xiàn)脫硫處CO含量較高，高時(shí)會(huì)達(dá)到200～300，另外，鍋爐飛灰含碳量（手動(dòng)取樣）會(huì)增加，高時(shí)甚至在3%～5%，如長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，既降低了鍋爐效率，又增加了受熱面的腐蝕，威脅鍋爐運(yùn)行的安全。所以在運(yùn)行中為降低CO含量，提高鍋爐運(yùn)行效率，減小脫硝投入后對(duì)鍋爐的影響，脫硝入口NOX值往往保持較高，高時(shí)達(dá)到400mg/Nm3以上，而要保證脫硫出口NOX值在100 mg/Nm3以內(nèi)，則需增加脫硝裝置的噴氨量，脫硝兩側(cè)噴氨量值較原來(lái)大，A、B側(cè)噴氨瞬時(shí)流量在80Nm3/h以上，高時(shí)甚至達(dá)到100Nm3/h以上，由于噴氨量的增大，生成硫酸氫銨增多，造成空預(yù)器阻力的增加。

（2）氨逃逸率表計(jì)不準(zhǔn)。氨逃逸率運(yùn)行中顯示值一直較小，很少超過(guò)0.2PPm，即使在噴氨量較大時(shí)也很小，按規(guī)程規(guī)定應(yīng)小于3PPm，實(shí)際運(yùn)行值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于此值，但實(shí)際的噴氨量較調(diào)試時(shí)增加較多，應(yīng)是氨逃逸率表計(jì)顯示值和實(shí)際有偏差，實(shí)際的氨逃逸率應(yīng)較高，在脫硝裝置后生成的硫酸氫銨應(yīng)較多，致使空預(yù)器差壓升高。

（3）燃煤硫份較高，空預(yù)器冷端綜合溫度較低。入爐煤硫份升高后，在鍋爐排煙溫度較低時(shí)，未能及時(shí)提高鍋爐冷端綜合溫度。

2.2 空預(yù)器差壓升高后對(duì)鍋爐正常運(yùn)行造成極大的危害

（1）鍋爐負(fù)荷受限。因空預(yù)器阻力增大，送風(fēng)機(jī)出口壓力升高，鍋爐二次風(fēng)量受到限制，只能根據(jù)總風(fēng)量去帶負(fù)荷，隨著差壓的增高，總風(fēng)量越來(lái)越小，鍋爐帶負(fù)荷能力進(jìn)一步下降。

（2）送風(fēng)機(jī)有喘振的危險(xiǎn)。送風(fēng)機(jī)出口壓頭升高可能造成送風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振，嚴(yán)重威脅送風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行。

（3）空預(yù)器電流擺動(dòng)較大。機(jī)組在大負(fù)荷時(shí)，空預(yù)器電流擺動(dòng)明顯增大，在就地檢查能聽(tīng)到明顯的動(dòng)靜摩擦聲，驅(qū)動(dòng)電機(jī)能聽(tīng)到明顯的異音，降低風(fēng)量、負(fù)荷后明顯好轉(zhuǎn)。

（4）影響到鍋爐安全運(yùn)行?？疹A(yù)器煙氣側(cè)阻力波動(dòng)較大，造成一次風(fēng)壓、二次風(fēng)壓、爐膛負(fù)壓均波動(dòng)幅度增大，影響到鍋爐的運(yùn)行安全。

3 空預(yù)器離線和在線水沖洗的方法及對(duì)比分析

為在機(jī)組運(yùn)行中降低空預(yù)器阻力，保證鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行，經(jīng)多方研究、討論，決定在空預(yù)器處增加水沖洗設(shè)備。

3.1 空預(yù)器水沖洗設(shè)備的加裝

空預(yù)器水沖洗設(shè)備較為簡(jiǎn)單，增加一臺(tái)揚(yáng)程為20MPa，出力為8t/h的沖洗水泵；水源為工業(yè)水（原空預(yù)器沖洗水）；將空預(yù)器下部雙介質(zhì)蒸汽吹灰器水側(cè)接通即完成空預(yù)器水沖洗系統(tǒng)的改造。

3.2 空預(yù)器水沖洗的方法

空預(yù)器水沖洗在煙氣側(cè)進(jìn)行，每次單側(cè)進(jìn)行沖洗，沖洗水通過(guò)煙氣側(cè)煙道底部排水口排出，沖洗方法有離線和在線兩種。

3.2.1 空預(yù)器離線水沖洗方法

空預(yù)器離線水沖洗方法：將機(jī)組負(fù)荷控制在180MW以下，解列沖洗側(cè)空預(yù)器，關(guān)閉空預(yù)器入口煙氣擋板，將空預(yù)器切至低速運(yùn)行，控制沖洗側(cè)排煙溫度在110～120℃之間，密切關(guān)注電除塵運(yùn)行情況。啟動(dòng)沖洗水泵進(jìn)行空預(yù)器單側(cè)沖洗，沖洗時(shí)間控制在20h，沖洗過(guò)程中看有無(wú)水或泥排出，防止管口堵塞，就地人員監(jiān)視沖洗水泵入口濾網(wǎng)前后差壓，大于0.15MPa時(shí)聯(lián)系檢修人員清理濾網(wǎng)。密切監(jiān)視空預(yù)器差壓、電流、一二次風(fēng)壓等參數(shù)變化。

3.2.2 空預(yù)器在線水沖洗方法

空預(yù)器在線水沖洗方法不需要將沖洗側(cè)空預(yù)器解列，對(duì)機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷沒(méi)有要求，直接啟動(dòng)沖洗水泵進(jìn)行空預(yù)器單側(cè)沖洗，注意事項(xiàng)與離線水沖洗相同。

3.3 空預(yù)器離線、在線水沖洗方法優(yōu)缺點(diǎn)

3.3.1 空預(yù)器離線水沖洗方法優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：沖洗較為徹底，煙氣側(cè)阻力下降較多，以1號(hào)爐A側(cè)為例，煙氣側(cè)差壓由3kPa下降至1.5kPa以下，空預(yù)器電流平穩(wěn)不再擺動(dòng)，A側(cè)風(fēng)壓不再波動(dòng)。

缺點(diǎn)：由于要進(jìn)行單側(cè)空預(yù)器解列，機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷受到限制（實(shí)際在180MW左右）；由于煙氣側(cè)擋板關(guān)閉，沖洗側(cè)煙氣溫度較低，只能保持在60℃左右，溫度太低；沖洗時(shí)間不能太長(zhǎng)，要加強(qiáng)除塵器檢查，防止沖洗側(cè)部分電場(chǎng)絕緣降低。

3.3.2 空預(yù)器在線水沖洗方法優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：機(jī)組負(fù)荷不受限制；沖洗側(cè)煙氣溫度高，能保持在120℃以上；沖洗時(shí)間可較長(zhǎng)，不用擔(dān)心沖洗側(cè)電場(chǎng)絕緣降低問(wèn)題。

缺點(diǎn)：沖洗不太徹底，煙氣側(cè)阻力下降較少，以1號(hào)爐B側(cè)為例，煙氣側(cè)差壓由2.2kPa下降至1.5kPa以下，最多下降1kPa，空預(yù)器電流運(yùn)行平穩(wěn)不再擺動(dòng)，B側(cè)風(fēng)壓不再波動(dòng)。

3.4 空預(yù)器水沖洗實(shí)際效果

對(duì)兩種沖洗方法均進(jìn)行了試驗(yàn)，在檢修期間對(duì)沖洗后的空預(yù)器進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)沖洗后的空預(yù)器蓄熱片干凈，無(wú)粘結(jié)物，空預(yù)器冷端所鍍搪瓷光亮，無(wú)腐蝕、吹損情況。

4 防止空預(yù)器差壓升高的措施

雖然進(jìn)行空預(yù)器水沖洗后可有效降低空預(yù)器差壓，但是在運(yùn)行中還是要通過(guò)運(yùn)行人員的監(jiān)視調(diào)整，將空預(yù)器差壓控制在一定范圍內(nèi)，避免頻繁沖洗。一是加強(qiáng)配煤摻燒的管理，控制入爐煤硫份≤1%以內(nèi)，尤其在冬季、負(fù)荷較低時(shí)更要注意對(duì)入爐煤硫份的控制，及時(shí)投入暖風(fēng)器，保證空預(yù)器冷端綜合溫度在140℃以上；二是減小噴氨量，要求將脫硝出NOX值保持在80—100mg/Nm3之間即可，不允許將脫硝出口NOX值保持過(guò)低；三是根據(jù)負(fù)荷情況，多開(kāi)幾層SOFA風(fēng)，保持較大的SOFA風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度，保持脫硝入口NOX值在300mg/Nm3以內(nèi)，控制脫硝裝置入口NOX在一定范圍內(nèi)；四是控制脫硫出口CO小于100，以減小噴氨量；五是氨逃逸率儀表顯示值較小，在進(jìn)行氨量調(diào)整時(shí)將氨逃逸率表作為參考，主要是控制A、B側(cè)噴氨量，將兩側(cè)噴氨量控制在60Nm3/h左右即可；六是空預(yù)器蒸汽吹灰要加強(qiáng)投入，吹灰時(shí)蒸汽壓力、疏水溫度等參數(shù)按照要求保持，特別要注意蒸汽吹灰器提升閥后壓力，一旦發(fā)現(xiàn)空預(yù)器煙氣側(cè)阻力增大時(shí)，要適當(dāng)加強(qiáng)蒸汽吹灰頻次并適當(dāng)提高吹灰蒸汽壓力。

5 結(jié)語(yǔ)

鍋爐脫硝改造后，由于硫酸氫銨的生成會(huì)造成空預(yù)器的差壓升高，給機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)很多問(wèn)題。通過(guò)加裝空預(yù)器水沖洗裝置，在機(jī)組運(yùn)行中通過(guò)離線和在線水沖洗均可有效降低空預(yù)器差壓，兩種沖洗方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)水沖洗也會(huì)給機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行造成一定影響，尤其是對(duì)電除塵的安全運(yùn)行不利。因此運(yùn)行人員要結(jié)合機(jī)組運(yùn)行方式、煤質(zhì)變化、季節(jié)特點(diǎn)，合理利用低氮燃燒器和脫硝裝置進(jìn)行配合，控制噴氨量，加強(qiáng)對(duì)空預(yù)器差壓、電流、風(fēng)壓等主要運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)視，確保脫硝改造后機(jī)組長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]大唐戶縣第二熱電廠煙氣脫硝初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).

[2]大唐戶縣第二熱電廠1、2號(hào)爐脫硝改造后性能試驗(yàn)報(bào)告.

作者簡(jiǎn)介：陳鋼（1974），男，工程師，長(zhǎng)期從事發(fā)電廠生產(chǎn)管理工作。