百萬(wàn)機(jī)組空預(yù)器兩側(cè)排煙溫度偏差大原因分析及防范措施

廖 輝，關(guān)偉德

百萬(wàn)機(jī)組空預(yù)器兩側(cè)排煙溫度偏差大原因分析及防范措施

廖 輝，關(guān)偉德

（廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司，廣東惠州516000）

圍繞某電廠2＃爐排煙溫度偏差大及排煙溫度高的問(wèn)題，從空預(yù)器運(yùn)行數(shù)據(jù)及空預(yù)器內(nèi)部可能發(fā)生堵塞等問(wèn)題展開(kāi)技術(shù)分析，找出兩側(cè)排煙溫度偏差大的原因，并針對(duì)各類原因，提出了相應(yīng)的控制措施。

超超臨界機(jī)組；排煙溫度；偏差；空預(yù)器堵塞

某電廠一期工程為2×1 000 MW超超臨界壓力燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組。1＃和2＃鍋爐為上海鍋爐廠有限公司引進(jìn)ALSTOM技術(shù)生產(chǎn)的超超臨界變壓直流煤粉爐，型號(hào)為 SG－3093／27.46－M533，型式為單爐膛、雙切圓燃燒、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、機(jī)械干式排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型煤粉鍋爐。鍋爐可帶基本負(fù)荷并參與調(diào)峰，點(diǎn)火及助燃用油為0＃輕柴油，設(shè)計(jì)煤種為內(nèi)蒙準(zhǔn)格爾煤和印尼煤按1∶1配比的混煤，校核煤種為印尼煤［1］。

1＃和2＃鍋爐配備三分倉(cāng)容克式空氣預(yù)熱器，整個(gè)空預(yù)器傳熱面由排列緊密的波紋板組成。每臺(tái)鍋爐布置2套脫硝裝置，采用選擇性催化還原法（SCR）脫硝，布置在鍋爐省煤器與空預(yù)器之間的高塵區(qū)域，還原劑為液氨，如圖1所示。

圖1 燃煤SCR基本流程圖

1 空預(yù)器排煙溫度偏差大現(xiàn)象及原因分析

1.1 空預(yù)器排煙溫度偏差大現(xiàn)象

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的日漸提高，火電廠需要全工況投入脫硝系統(tǒng)。電廠2＃爐自2015年進(jìn)行技術(shù)改造后，實(shí)現(xiàn)全工況投入脫硝系統(tǒng)。但隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，出現(xiàn)空預(yù)器差壓增大、兩側(cè)空預(yù)器排煙溫度偏差大等問(wèn)題。

電廠2＃爐自2010年投產(chǎn)至2015年進(jìn)行技術(shù)改造前，在不同負(fù)荷工況，2＃爐風(fēng)煙系統(tǒng)兩側(cè)空預(yù)器運(yùn)行情況良好，空預(yù)器煙氣側(cè)進(jìn)出口差壓、熱一次風(fēng)溫、空預(yù)器出口煙溫等參數(shù)均無(wú)偏差，如表1所示。

自2015年實(shí)現(xiàn)全工況投入脫硝系統(tǒng)后，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，在兩側(cè)風(fēng)組出力及空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙溫基本相同的情況下，兩側(cè)空預(yù)器出口排煙溫度相差10～15℃，熱一次風(fēng)溫，熱二次風(fēng)溫，空預(yù)器進(jìn)、出口差壓偏差大，且隨著負(fù)荷的增加偏差越來(lái)越大，如表2所示。

通過(guò)上述表格數(shù)據(jù)分析可得，自2015年2＃機(jī)組進(jìn)行技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)全工況投入脫硝系統(tǒng)后，在不同負(fù)荷工況下，2＃爐兩側(cè)空預(yù)器差壓與以前比較均有所增加，但是B空預(yù)器增加的幅度較大，如圖2所示。對(duì)比空預(yù)器出口含氧量等參數(shù)，初步判斷是由B空預(yù)器堵塞導(dǎo)致兩側(cè)空預(yù)器排煙溫度偏差大。

表1 A、B空預(yù)器運(yùn)行參數(shù)對(duì)比（2010—2015年）

表1 （續(xù)）

表2 A、B空預(yù)器運(yùn)行參數(shù)對(duì)比（2015年至今）

圖2 空預(yù)器差壓對(duì)比

1.2 空氣預(yù)熱器堵塞及排煙溫度偏高原因分析

電廠采用“低NOx燃燒器＋SCR脫硝系統(tǒng)”的脫硝方式，脫硝催化劑在300～420℃范圍內(nèi)才具有活性。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的日漸提高，火電廠需要全工況投入脫硝系統(tǒng)，在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，脫硝系統(tǒng)入口煙氣溫度較低，脫硝系統(tǒng)發(fā)生副反應(yīng)，在低溫條件下（＜320℃）SO3與氨反應(yīng)生成NH4HSO4。而NH4HSO4是一種類似于“鼻涕”的物質(zhì)會(huì)粘附著在催化劑上，隔絕催化劑與煙氣之間的接觸，造成催化劑失活，使得反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行，氨氣逃逸量增大，加劇了NH4HSO4生成。

廣東電網(wǎng)峰谷差大，電廠參與深度調(diào)峰，在早晚高峰快速加減負(fù)荷期間，脫硝系統(tǒng)入口NOx變化快，為達(dá)到一定的脫硝效率，且滿足環(huán)保排放參數(shù)不超標(biāo)，脫硝系統(tǒng)噴氨量增大，氨逃瞬時(shí)逸率上升，從而容易生成NH4HSO4沉積物。

脫硝系統(tǒng)存在以下缺陷：

1）噴氨流量調(diào)節(jié)閥選型偏大，正常工作范圍僅在3%～20%之間，采取手動(dòng)閥節(jié)流措施，效果不明顯，調(diào)閥調(diào)節(jié)線性差，對(duì)氨流量控制不穩(wěn)定。

2）氨站氨氣壓力調(diào)節(jié)閥故障，使供氨壓力波動(dòng)較大，供氨壓力偏高，加劇了噴氨流量調(diào)節(jié)閥的控制難度。特別是機(jī)組長(zhǎng)期低負(fù)荷調(diào)頻模式運(yùn)行時(shí)，NOx濃度經(jīng)常異常升高時(shí)，噴氨流量調(diào)節(jié)閥最大開(kāi)至40%～50%，供氨量瞬時(shí)值達(dá)400 mg／Nm3，氨／空氣混合比達(dá)8%～10%（12%脫硝系統(tǒng)保護(hù)退出），直接威脅空預(yù)器設(shè)備的安全運(yùn)行。

3）噴氨流量調(diào)節(jié)閥控制邏輯有待優(yōu)化。當(dāng)SCR反應(yīng)器進(jìn)、出口NOx變化較快或達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，噴氨流量調(diào)節(jié)閥開(kāi)度對(duì)應(yīng)快速開(kāi)大10%～30%，在供氨壓力偏高的情況下，噴氨量瞬時(shí)過(guò)調(diào)，氨逃逸率迅速增大，這是導(dǎo)致空預(yù)器器堵塞的原因之一。

因此脫硝效率控制不穩(wěn)定且經(jīng)常偏高，噴氨調(diào)節(jié)閥開(kāi)度及噴氨流量波動(dòng)大，反應(yīng)器進(jìn)出口及煙囪出口NOx濃度測(cè)量值不準(zhǔn)等問(wèn)題存在，間接影響NH4HSO4沉積物的生成。

脫硝系統(tǒng)生成的NH4HSO4在低溫下以液滴形式分散在煙氣中，液態(tài)的NH4HSO4容易附著在下游的空預(yù)器波紋板表面，造成受熱面的腐蝕，降低設(shè)備的換熱效率，NH4HSO4黏附飛灰集聚在波紋板表面，煙氣流通面積減少導(dǎo)致空預(yù)器堵塞，影響空預(yù)器受熱面的換熱，造成空預(yù)器排煙溫度升高?？疹A(yù)器受熱面堵塞后引起了差壓升高，增加風(fēng)機(jī)負(fù)荷及空預(yù)器漏風(fēng)量。

2 采取的調(diào)整及改造措施

2.1 合理配風(fēng)，減少低負(fù)荷NOx生成

為降低鍋爐氮氧化物排放含量，給鍋爐設(shè)計(jì)了分級(jí)燃燒系統(tǒng)。但低負(fù)荷期間，運(yùn)行人員為保證風(fēng)箱差壓，往往關(guān)閉了上層分離燃盡風(fēng)未能實(shí)現(xiàn)燃料分級(jí)燃燒，這也是目前低負(fù)荷期間NOx濃度超標(biāo)的主要原因。為降低低負(fù)荷期間的NOx排放量，低負(fù)荷期間（制粉系統(tǒng)運(yùn)行臺(tái)數(shù)≤3）的爐膛配風(fēng)要求如下：

1）風(fēng)箱差壓0.25～0.35 kPa。

2）AAA層開(kāi)度維持20%。

3）燃燒器上下層風(fēng)開(kāi)度維持20%。

4）BC層直吹風(fēng)及DE層直吹風(fēng)開(kāi)度維持5%～10%。

5）運(yùn)行磨煤機(jī)周界風(fēng)開(kāi)度維持10%～15%。6）其他未燃用燃燒器上下風(fēng)開(kāi)度維持在5%～10%。

7）在保證風(fēng)箱差壓不低于0.25 kPa前提下，盡量開(kāi)大CCOFA及SOFA風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度。保證CCOFA風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度＞40%，SOFA－A及SOFB－B風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度＞20%（運(yùn)行人員可以根據(jù)火焰偏斜情況設(shè)置偏差）。

8）當(dāng)負(fù)荷增加，空預(yù)器空預(yù)器進(jìn)口煙溫＞307℃，或脫硝裝置已投運(yùn)后，應(yīng)相應(yīng)增加以上各風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度。

2.2 優(yōu)化脫硝系統(tǒng)邏輯及設(shè)備

1）進(jìn)一步優(yōu)化噴氨調(diào)閥控制邏輯，在保證環(huán)保排放指標(biāo)的情況下進(jìn)一步降低SCR反應(yīng)器進(jìn)、出口NOx變化較快或達(dá)到一定數(shù)值時(shí)噴氨流量調(diào)節(jié)閥快開(kāi)量。

2）限制低負(fù)荷時(shí)噴氨調(diào)閥的最大開(kāi)度。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷低于500 MW時(shí)，噴氨調(diào)閥自動(dòng)允許開(kāi)度不超過(guò)30%，且縮短延時(shí)時(shí)間。

3）噴氨調(diào)節(jié)閥換型。針對(duì)噴氨調(diào)節(jié)閥選型過(guò)大、平均開(kāi)度小、調(diào)節(jié)性能差等問(wèn)題，建議將噴氨調(diào)節(jié)閥換型。換型后使噴氨調(diào)節(jié)閥正常運(yùn)行時(shí)在30%～60%開(kāi)度，此范圍閥門(mén)線性平穩(wěn)，調(diào)節(jié)性能較好。

4）脫硝系統(tǒng)出口NOx測(cè)量?jī)?yōu)化。采取脫硝系統(tǒng)出口NOx多點(diǎn)取樣的方式，提高測(cè)點(diǎn)的代表性?，F(xiàn)在大部分電廠脫硝系統(tǒng)出口NOx測(cè)點(diǎn)為單點(diǎn)布置，由于煙氣側(cè)系統(tǒng)面積大、煙氣流場(chǎng)分布不均勻等因素影響，脫硝系統(tǒng)出口NOx測(cè)量值失真，導(dǎo)致系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能變差。

5）供氨系統(tǒng)增加氨氣緩沖罐。氨區(qū)可設(shè)氨氣緩沖罐，使供氨壓力穩(wěn)定，維持爐側(cè)供氨壓力為0.25 MPa，正常運(yùn)行使噴氨調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度為30%～60%的合理范圍。

6）采取試驗(yàn)測(cè)量的方法對(duì)脫硝噴氨流場(chǎng)進(jìn)行優(yōu)化，使SCR反應(yīng)器內(nèi)噴氨均勻、合理。

2.3 增加0抽系統(tǒng)，提高煙氣溫度

為使機(jī)組在全負(fù)荷段的SCR入口煙溫不降低至285℃，以保證脫硝系統(tǒng)連續(xù)投運(yùn)，電廠1＃和2＃機(jī)組增加0段抽汽系統(tǒng)改造項(xiàng)目（見(jiàn)圖3）。新增0段抽汽系統(tǒng)主要是設(shè)計(jì)高壓缸零段抽汽（高壓缸第五級(jí)后），在低負(fù)荷時(shí)一號(hào)高加汽源由高壓缸一段抽汽系統(tǒng)切換至0段抽汽系統(tǒng)運(yùn)行，提高給水溫度，從而提高脫硝系統(tǒng)入口煙氣溫度，防止煙氣溫度低而使NH4HSO4冷凝在空預(yù)器低溫段表面，造成催化劑失效和空預(yù)器堵塞，進(jìn)而確保低負(fù)荷脫硝系統(tǒng)滿足正常運(yùn)行。

2.4 合理調(diào)整運(yùn)行方式

1）在機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)程中，合理調(diào)整空預(yù)器吹灰時(shí)間、吹灰行程及覆蓋范圍，進(jìn)行正常、有效的吹灰。否則，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，積灰堵塞會(huì)造成阻力增加和冷端壓差增加，預(yù)熱器漏風(fēng)率會(huì)升高。

2）吹灰系統(tǒng)充分疏水暖管，提高空預(yù)器吹灰溫度，蒸汽吹灰時(shí)一定要保證吹灰蒸汽壓力和過(guò)熱度，以免汽水混合物進(jìn)入空預(yù)器，造成空預(yù)器積灰板結(jié)，加劇積灰堵塞。

3）在機(jī)組負(fù)荷低時(shí)，提前投入0抽系統(tǒng)，提高脫硝系統(tǒng)入口煙溫，防止煙氣溫度過(guò)低而使NH4HSO4冷凝，造成催化劑失效和空預(yù)器堵塞。

4）加強(qiáng)空預(yù)器運(yùn)行期間煙氣側(cè)壓差監(jiān)視，滿負(fù)荷時(shí)不大于1.3 kPa，當(dāng)空氣預(yù)熱器煙道或二次風(fēng)道壓差達(dá)到1.5～1.8 kPa時(shí)，在正常停爐后應(yīng)對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)行高壓水清洗。運(yùn)行期間，可采取降低空預(yù)器吹灰壓力，減少熱端吹灰頻次，增加冷端吹灰頻次的方法抑制空預(yù)器的堵塞與腐蝕的情況。

圖3 某電廠1＃和2＃機(jī)組0段抽氣系統(tǒng)

3 結(jié)語(yǔ)

隨著火電廠超低排放改造項(xiàng)目逐步完成，全工況投入脫硝系統(tǒng)導(dǎo)致空預(yù)器堵塞將成為電廠所面臨的新問(wèn)題，空預(yù)器堵塞輕則影響鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致鍋爐被迫停運(yùn)。通過(guò)對(duì)空預(yù)器堵塞問(wèn)題的分析和探討，從運(yùn)行調(diào)整方式及設(shè)備改造上提出解決問(wèn)題的方法，做好防止空預(yù)器堵塞工作，為機(jī)組的安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)一步提供保障。

［1］ 上海鍋爐廠有限公司.3093t／h超超臨界壓力直流鍋爐產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)［Z］.上海：上海鍋爐廠有限公司，2009.

［2］ 廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司.1000MW超超臨界壓力燃煤發(fā)電機(jī)組集控運(yùn)行規(guī)程［Z］.貴州：廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司，2014.

［3］ 上海電氣石川島電站環(huán)保工程有限公司.1000MW機(jī)組煙氣脫硝裝置產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)［Z］.上海：上海電氣石川島電站環(huán)保工程有限公司，2009.06.15

［4］ 陳庚.單元機(jī)組集控運(yùn)行［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2001.

Cause Analysis of the Large Deviation in the Exhaust Gas Temperature at the Two Sides of the Air Pre-Heater of the 1000 MW Unit and Precautionary Measures

LIAO Hui，GUAN Weide
（Guangdong Huizhou Pinghai Power Generation Co.，Ltd.of Guangdong Yudean Group Co.，Ltd.，Huizhou Guangdong 516363，P.R.China）

In order to solve the problems of the large deviation in the exhaust gas temperature as well as the high temperature of the gas of the 2＃boiler of a power plant，this paper introduces the technological analysis of the operating data of the air pre-heater and problems like block-ups in it.In addition，it introduces the causes of the large deviation in the exhaust gas temperature at its two sides as well as putting forward corresponding control measures.

ultra-supercritical unit；exhaust gas temperature；deviation；block-ups in the air pre-heater

TK223.3

A

1008-8032（2017）04-0031-04

2017－03－15

廖 輝（1976－），工程師，主要從事火力發(fā)電廠運(yùn)行管理工作。