燃煤電廠空預(yù)器堵塞加劇原因及防治分析

何皴

摘要：伴隨環(huán)保壓力日益增大，霧霾天數(shù)越來(lái)越多，燃煤電廠是最被關(guān)注的眾多污染源之一。近年來(lái)，所有的燃煤電廠都對(duì)鍋爐進(jìn)行了超低排放改造。改造后煙囪出口NOx排放指標(biāo)降低，但同時(shí)帶來(lái)了一個(gè)非常嚴(yán)峻的問題：空預(yù)器堵塞加劇。本文以華電渠東330MW燃煤電廠為例分析該問題的解決辦法。

關(guān)鍵詞：空預(yù)器堵塞；預(yù)防和處理

一、空預(yù)器堵塞加劇情況介紹

在降低NOx排放的過程中，需要向鍋爐內(nèi)加入NH3來(lái)與爐膛出口NOx反應(yīng)，而NH3化學(xué)反應(yīng)不完全，逃逸率相對(duì)升高同時(shí)催化劑中的v等多種金屬會(huì)對(duì)S02的氧化起催化作用，S02/S03氧化率較高，NH3與S03容易形成NH4HS04（即ABS）造成空預(yù)器堵塞或腐蝕?？疹A(yù)器堵塞較重時(shí)會(huì)引起一次風(fēng)、二次風(fēng)風(fēng)壓增大、爐膛負(fù)壓難以維持，并出現(xiàn)擺動(dòng)現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致送、引風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振、一次風(fēng)壓大幅周期波動(dòng)，一次風(fēng)管有堵塞危險(xiǎn)，嚴(yán)重影響燃燒?？疹A(yù)器堵灰還會(huì)造成鍋爐排煙溫度升高，風(fēng)煙系統(tǒng)阻力增加，一次風(fēng)、二次風(fēng)正壓側(cè)和煙氣負(fù)壓側(cè)的壓差增大，增加了空預(yù)器漏風(fēng)，堵灰嚴(yán)重還會(huì)影響鍋爐的帶負(fù)荷能力。

二、SCR超低排放對(duì)空預(yù)器的影響

自脫硝投運(yùn)以來(lái)，空預(yù)器壓差偏大，而在實(shí)行超低排放后，這一現(xiàn)象更加突出。高負(fù)荷時(shí)達(dá)到2KPa左右，吹灰器投運(yùn)后效果不明顯，原因分析如下。

1、空預(yù)器硫酸氫銨堵塞

燃煤鍋爐爐膛內(nèi)煙氣中的SO₂約有0.5%～1.0%被氧化成S03。加裝SCR系統(tǒng)后，催化劑在把NO_x還原成N₂的同時(shí)，將約1.0%的SO₂氧化成SO₃。

SCR反應(yīng)器出口煙氣中存在的未反應(yīng)的逃逸氨（NH₃）、SO₃及水蒸氣反應(yīng)生成硫酸氫銨或硫酸氨：

NH₃+SO₃+H₂O→NH₄HSO₄

2NH₃+SO₃+H₂O→（NH₄）₂SO₄

當(dāng)煙氣中的NH₃含量遠(yuǎn)高于SO₃濃度時(shí)，主要生成干燥的粉末狀硫酸氨，不會(huì)對(duì)空預(yù)器產(chǎn)生粘附結(jié)垢。當(dāng)煙氣中的SO₃濃度高于逃逸氨濃度時(shí)，主要生成硫酸氫銨（ABS）。硫酸氫銨的物理性質(zhì)，根據(jù)溫度不同，呈現(xiàn)不同的物理狀態(tài)，在147℃以下，呈現(xiàn)堅(jiān)固的固態(tài)；在147℃-250℃范圍內(nèi)，呈現(xiàn)稱嚴(yán)重的鼻涕狀態(tài)，常規(guī)的蒸汽吹灰和激波吹灰難以去除，在250℃以上升華。由于空預(yù)器溫度梯度變化從320℃-120℃之間，這使得極易吸附并粘結(jié)沉積在空預(yù)器換熱元件中部，從而使空預(yù)器堵塞加劇。

三、空預(yù)器堵塞的其他原因

1、鍋爐燃煤煤種不符合設(shè)計(jì)值

現(xiàn)代燃煤發(fā)電企業(yè)追求效益，會(huì)采用高硫分、低揮發(fā)分、低發(fā)熱量煤種。燃煤低發(fā)熱量過低，會(huì)造成燃煤量、煙氣量增大，增加了空預(yù)器阻力。灰分過高，造成鍋爐各受熱面積灰及磨損嚴(yán)重。

2、機(jī)組啟停時(shí)容易造成空預(yù)器堵塞

機(jī)組啟停機(jī)時(shí)，鍋爐排煙溫度低，容易造成煙氣中硫酸蒸汽和水蒸汽在空預(yù)器低溫段結(jié)露，煙氣中的飛灰粘連在蓄熱元件上。同時(shí)在鍋爐點(diǎn)火過程中，爐膛溫度較低，鍋爐飛灰中含有大量的未燃燼煤粉，大量或者長(zhǎng)時(shí)間投運(yùn)油槍時(shí)，未燃燼的油污及未燃燒的煤粉進(jìn)入空預(yù)器增加了堵灰的風(fēng)險(xiǎn)。為防止未燃燼的煤粉在空預(yù)器蓄熱元件處積聚，投入空預(yù)器蒸汽吹灰連續(xù)運(yùn)行.長(zhǎng)時(shí)間排煙溫度過低造成煙氣中的燃燒產(chǎn)生的水蒸汽和吹灰蒸汽在空預(yù)器蓄熱元件低溫部位凝結(jié)，飛灰粘連，加劇空預(yù)器的堵灰。

3、空預(yù)器吹灰介質(zhì)未達(dá)到設(shè)計(jì)值

空預(yù)器采用蒸汽吹灰時(shí)，疏水不暢或時(shí)間過短，造成空預(yù)器吹灰蒸汽過熱度不足，吹灰效果差?？疹A(yù)器吹灰蒸汽過熱度應(yīng)保持在111-130℃?？疹A(yù)器吹灰器故障、減壓閥調(diào)節(jié)性能不好，蒸汽帶水，不但減弱吹灰效果，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)在高溫下與積灰泥化板結(jié)。

4、空預(yù)器吹灰器蒸汽閥門不嚴(yán)泄漏

空預(yù)器吹灰器進(jìn)汽閥門不嚴(yán)密，導(dǎo)致水蒸氣漏入空預(yù)器內(nèi)部，導(dǎo)致空預(yù)器堵塞。故此，在每次停爐時(shí)，對(duì)空預(yù)器吹灰進(jìn)汽閥進(jìn)行檢查處理，能有效避免此原因?qū)е碌亩氯l(fā)生。

5、省煤器灰斗處下灰不暢容易引起空預(yù)器堵塞

省煤器灰斗處若下灰不暢，大顆粒飛灰進(jìn)入空預(yù)器容易造成空預(yù)器堵塞。

四、空預(yù)器堵塞的預(yù)防及處理

超低排放改造后為了更好地控制空預(yù)器堵塞情況，必須采取技術(shù)手段，杜絕空預(yù)器堵塞的原因，從根本上降低或者杜絕空預(yù)器堵塞情況發(fā)生。

1、加強(qiáng)對(duì)煙氣導(dǎo)流板檢查及噴氨格柵均勻性的調(diào)整

優(yōu)化設(shè)計(jì)安裝煙氣導(dǎo)流板及噴氨格柵，制定噴氨格柵定期調(diào)整試驗(yàn)機(jī)制，每次檢修均應(yīng)對(duì)噴氨格柵進(jìn)行一次優(yōu)化并檢查噴嘴有無(wú)堵塞或脫落，防止煙氣流暢或噴氨不均勻造成反應(yīng)效率下降，浪費(fèi)氨氣的同時(shí)造成空預(yù)器硫酸氫銨堵塞。

2、控制氨逃逸濃度

機(jī)組每次檢修啟動(dòng)后根據(jù)運(yùn)行情況均應(yīng)進(jìn)行噴氨均勻性試驗(yàn)，需嚴(yán)格控制噴氨量，防止過度噴氨，并定期進(jìn)行氨噴射系統(tǒng)的噴氨流量平衡調(diào)整，防止局部噴氨過大造成氨逃逸濃度升高，加強(qiáng)聲波吹灰及蒸汽吹灰維護(hù)管理，避免催化劑積灰引起煙氣流場(chǎng)不均，運(yùn)行中細(xì)心調(diào)整，特別是工況變化時(shí)嚴(yán)格控制噴量并加強(qiáng)對(duì)氨逃逸濃度的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)氨逃逸濃度異常升高，應(yīng)立即降低噴氨量，查找原因，避免長(zhǎng)時(shí)間不均勻運(yùn)行。

3、空預(yù)器蓄熱元件改造并徹底進(jìn)行高壓水沖洗

對(duì)于三段式空預(yù)器，ABS出現(xiàn)在中溫段底部及中溫段與低溫段交界處，交界處的硫酸氫銨要比受熱面嚴(yán)重，而且不易清除。所以進(jìn)行空預(yù)器改造也是有效避免空預(yù)器堵塞的方法之一。將三段式空預(yù)器更換為兩段式空預(yù)器，冷端蓄熱元件度搪瓷、采用“閉式”波形元件并包括全部硫酸氫銨凝結(jié)區(qū)域。另外對(duì)于每次檢修均應(yīng)對(duì)空預(yù)器蓄

熱元件采用高壓水沖洗，通過檢查蓄熱元件干凈程度以確定沖洗質(zhì)量是否合格，正常兩臺(tái)空預(yù)器沖洗合格需要進(jìn)行三天左右。沖洗結(jié)束后一定要進(jìn)行充分干燥，防止啟動(dòng)時(shí)大量灰粒粘貼到換熱元件。

4、合理控制噴氨量

合理控制SCR出入口參數(shù)，避免過調(diào)。根據(jù)設(shè)計(jì)條件，每臺(tái)爐SCR系統(tǒng)都有設(shè)計(jì)最大噴氨量，當(dāng)自調(diào)或人工調(diào)整時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意不要高于此限值，若是需要大量噴氨才能將Nox降低到超低排放值，應(yīng)盡快通過其他手段降低爐膛出口NOx，不應(yīng)僅靠過噴氨量來(lái)實(shí)現(xiàn)低NOx排放。

5、加強(qiáng)吹灰器進(jìn)汽閥的治理

每次停爐后對(duì)空預(yù)器吹灰進(jìn)汽閥進(jìn)行檢查處理，保證運(yùn)行中不發(fā)生濕蒸汽泄漏到空預(yù)器換熱元件上。

6、加強(qiáng)省煤器輸灰系統(tǒng)綜合治理

鍋爐日常運(yùn)行中定期對(duì)省煤器落灰管全面檢查，保證下灰、輸灰正常，加強(qiáng)省煤器灰斗料位的監(jiān)視和控制，一旦發(fā)現(xiàn)，立即聯(lián)系檢修進(jìn)行處理。同時(shí)利用停爐機(jī)會(huì)，檢查省煤器灰斗真實(shí)料位，徹底疏通輸灰管線。

7、及時(shí)投入送風(fēng)機(jī)及一次風(fēng)機(jī)暖風(fēng)器運(yùn)行

形成ABS需要一定的溫度條件，及時(shí)投入送風(fēng)機(jī)及一次風(fēng)機(jī)暖風(fēng)器提高空預(yù)器綜合溫度，可將ABS下移，并有利于通過吹灰進(jìn)行清除。

8、對(duì)空預(yù)器要進(jìn)行定期吹灰且吹灰蒸汽要保證足夠的過熱度

空預(yù)器吹灰按期進(jìn)行，如果發(fā)現(xiàn)空預(yù)器差壓有上升趨勢(shì)，應(yīng)縮短吹灰時(shí)間間隔并利用高負(fù)荷時(shí)段連續(xù)吹灰。

9、制粉系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)盡量滿足著火能量

在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)采用揮發(fā)份較高的煤種，減少制粉系統(tǒng)啟動(dòng)初期大量不完全燃燒產(chǎn)物的生成，在機(jī)組啟動(dòng)和點(diǎn)火期間，入爐煤硫份控制在1.0%以下；在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，入爐煤硫份控制在1.5%以下，以減少煙氣中S02和S03的生成量，降低硫酸氫銨生成的幾率從而抑制空預(yù)器堵灰的發(fā)生。

10、定期更換催化劑層

建立各爐催化劑臺(tái)賬，對(duì)催化劑進(jìn)行全壽命管理，及時(shí)更換失效的催化劑，保證脫硝反應(yīng)效率。

五、結(jié)束語(yǔ)

空預(yù)器腐堵塞現(xiàn)象是燃煤電廠普遍存在的問題，盡管各燃煤電廠在鍋爐設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行中都已充分考慮并采取了防止堵塞的措施，但實(shí)際運(yùn)行中仍然不能杜絕空預(yù)器堵灰的問題，而現(xiàn)在的超低排放使空預(yù)器堵塞加劇。因此，持續(xù)做好防止空預(yù)器堵塞工作，特別是防止嚴(yán)重堵塞，保證機(jī)組安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)，需要人人重視，把握好各個(gè)環(huán)節(jié)點(diǎn)。筆者的一點(diǎn)總結(jié)，希望能為讀者提供一點(diǎn)有用的信息。