銅川電廠空預(yù)器差壓升高的原因分析及處理

劉釗，任天寶

(華能銅川照金電廠，陜西 銅川 727100)

1 設(shè)備情況概述

華能銅川照金電廠(以下簡稱銅川電廠)一期工程2×600 MW機(jī)組的鍋爐是哈爾濱鍋爐廠HG-2070/17.5-YM9型亞臨界壓力，一次中間再熱，控制循環(huán)鍋筒爐。采用平衡通風(fēng)，直流式燃燒器，四角切圓燃燒方式，設(shè)計燃料為煙煤。

#2鍋爐配備2臺三分倉半模式R型回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，型號為32.5-VI(T)-2500-QMR，一、二次風(fēng)分隔布置。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向為煙氣→二次風(fēng)→一次風(fēng)，轉(zhuǎn)速1 t/h，立式布置。轉(zhuǎn)子直徑為13.5 m，換熱元件總高度為2 500 mm，轉(zhuǎn)子倉格裝有3層換熱元件，采用側(cè)抽布置方式，熱端換熱元件高度為1 000 mm、板材厚度0.5 mm、組件為HE4型碳鋼。中間層換熱元件高度為500 mm、板材厚度為0.5 mm、組件為HE4型碳鋼。冷端換熱元件高度為1 000 mm、板材厚度為0.8 mm、組件為HE2板型進(jìn)口脫碳鋼板表面涂搪瓷。

脫硝系統(tǒng)采用選擇性催化還原法(SCR)脫硝工藝, 采用尿素?zé)峤庵苽涿撓踹€原劑，SCR系統(tǒng)的布置方式為高飛灰區(qū)布置方式，即將SCR布置在省煤器與空預(yù)器之間，每臺爐布置2只SCR反應(yīng)器，不設(shè)置反應(yīng)器旁路。脫硝系統(tǒng)按入口NOx濃度250 mg/m3(標(biāo)態(tài)，下同)、處理100%設(shè)計工況煙氣量狀態(tài)下3年內(nèi)脫硝效率不低于80%，出口NOx濃度應(yīng)穩(wěn)定控制在50 mg/m3以下。催化劑采用蜂窩式催化劑，3層布置。

2 空預(yù)器差壓升高原因分析及現(xiàn)狀

2.1 原因分析

銅川電廠脫硝系統(tǒng)采用的是SCR脫硝工藝。是指在催化劑的作用和在O2存在條件下，NH3優(yōu)先和NOx發(fā)生還原脫除反應(yīng)，生成N2和H2O，而不和煙氣中的氧進(jìn)行氧化反應(yīng)，其主要化學(xué)反應(yīng)式為：

但是脫硝系統(tǒng)在運(yùn)行溫度超過450 ℃時會導(dǎo)致催化劑加速老化。而當(dāng)溫度在300 ℃左右時，會發(fā)生副反應(yīng)生成NH4HSO4，其主要化學(xué)反應(yīng)式為：

因為副反應(yīng)生成的NH4HSO4黏粘性很大，極易黏結(jié)在催化劑和空預(yù)器換熱元件上，會導(dǎo)致催化劑和空預(yù)器的差壓不斷升高甚至引起堵塞，影響鍋爐經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行[1]。

2.2 空預(yù)器差壓現(xiàn)狀

自2014年10月#2機(jī)組進(jìn)行超凈改造后運(yùn)行至今，空預(yù)器的差壓隨著脫硝系統(tǒng)的投入不斷升高，2017年5月以來，空預(yù)器差壓升高情況越來越嚴(yán)重，雖采取提高空預(yù)器冷端平均溫度，增加冷端吹灰頻次等手段，但效果不甚明顯，尤其2A空預(yù)器煙氣側(cè)差壓最高達(dá)到了2 050 Pa，超過設(shè)計值近500 Pa，導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流大幅上升，嚴(yán)重影響了運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，同時因空預(yù)器差壓升高，造成引風(fēng)機(jī)的最大出力限制，致使機(jī)組被迫限負(fù)荷運(yùn)行。#2爐A空預(yù)器差壓近期變化情況見表1。

表1 #2爐A空預(yù)器差壓近期變化情況

3 處理方案

3.1 解決思路

通常情況NH4HSO4露點(diǎn)為147 ℃，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到此溫度時，NH4HSO4以液體形式在物體表面聚集或以液滴形式分散在煙氣中，NH4HSO4是一種黏性很強(qiáng)的物質(zhì)，極易黏附在物體上難以去除，而且有較強(qiáng)的吸潮性，當(dāng)溫度繼續(xù)升高至250 ℃以上，NH4HSO4由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)[2]。銅川電廠實際運(yùn)行中鍋爐空預(yù)器冷端排煙溫度在110 ～150 ℃，所以NH4HSO4會隨著煙氣溫度的降低在空預(yù)器冷端區(qū)域不斷沉積，造成空預(yù)器差壓不斷上升。

NH4HSO4堵塞空預(yù)器的常規(guī)處理方法有以下幾種。

(1)停機(jī)更換空預(yù)器的蓄熱元件，徹底處理。但此種方法受電網(wǎng)負(fù)荷影響較大，需停運(yùn)機(jī)組處理，檢修工期長，備品備件耗費(fèi)大，同時會影響機(jī)組發(fā)電量，處理成本太高。

(2)提高空預(yù)器的蒸汽吹灰壓力，增加空預(yù)器的蒸汽吹灰頻次。此方法只能起到緩解空預(yù)器差壓上升的作用，不能解決根本問題，同時還會加劇空預(yù)器蓄熱原件的磨損，降低設(shè)備的使用壽命。

(3)采用在線高壓水沖洗，一般外委專業(yè)隊伍采取高壓水沖洗，沖洗水壓力最高可達(dá)60 MPa。此方法沖洗費(fèi)用較高，沖洗方式控制不當(dāng)會造成空預(yù)器蓄熱原件沖損，沖洗不徹底還容易造成堵塞加劇，存在一定的安全風(fēng)險，也不能徹底解決空預(yù)器堵塞問題[3]。

(4)對運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)整，提升空預(yù)器冷端的排煙溫度到180～200 ℃，將NH4HSO4由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)或氣態(tài)。通過溫升法處理將NH4HSO4氣化來緩解空預(yù)器堵塞情況，從而降低空預(yù)器的差壓。此方法僅需對空預(yù)器排煙溫度進(jìn)行調(diào)整控制，只要能采取有效措施保證附屬系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行安全即可，處理過程相對安全可靠，同時能夠徹底清除空預(yù)器冷端區(qū)域NH4HSO4沉積，解決空預(yù)器差壓上升問題。

前3種方法會影響設(shè)備使用壽命，處理成本太高，且經(jīng)歷一定時間的運(yùn)行周期后均會失效，都不能徹底解決空預(yù)器堵塞的實際困擾。經(jīng)過鍋爐專業(yè)人員調(diào)研兄弟電廠對空預(yù)器差壓上升的處理技術(shù)手段，結(jié)合銅川電廠空預(yù)器堵塞的實際情況，決定采取溫升法來處理NH4HSO4堵塞空預(yù)器的問題。

3.2 溫升法處理方法

溫升法處理空預(yù)器堵塞的原理是通過提高空預(yù)器冷端的排煙溫度到180～200 ℃，將NH4HSO4由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)或氣態(tài)，通過將NH4HSO4氣化來緩解空預(yù)器堵塞情況，從而降低空預(yù)器運(yùn)行差壓。

針對#2機(jī)組A空預(yù)器堵塞日漸加劇的問題，經(jīng)鍋爐專業(yè)調(diào)研論證后，決定在2017年8月16日#2機(jī)組啟機(jī)過程中采取溫升法處理空預(yù)器堵塞缺陷。根據(jù)《溫升法處理#2機(jī)組A空預(yù)器壓差大技術(shù)方案》，在#2機(jī)組點(diǎn)火啟動過程，將2A空預(yù)器送風(fēng)側(cè)進(jìn)行隔絕，通過減少A空預(yù)器側(cè)一次風(fēng)和二次風(fēng)量的方法提高A空預(yù)器排煙溫度至180～200 ℃，促使附著空預(yù)器冷端的NH4HSO4在高溫下氣化分解，降低A空預(yù)器運(yùn)行壓差。

3.2.1 準(zhǔn)備工作

脫硫?qū)I(yè)檢查一級吸收塔入口事故噴淋系統(tǒng)正常可靠備用；#2機(jī)組并網(wǎng)前，保持A側(cè)送風(fēng)機(jī)停運(yùn)，保持送風(fēng)機(jī)出口聯(lián)絡(luò)擋板關(guān)閉；#2機(jī)組點(diǎn)火后升溫過程中，通過減少A空預(yù)器側(cè)送風(fēng)量及一次風(fēng)量的方法，逐步提升A空預(yù)器側(cè)排煙溫度至180～200 ℃；A空預(yù)器側(cè)排煙溫度提升至150 ℃以上后，保持A空預(yù)器冷端蒸汽吹灰槍連續(xù)運(yùn)行，A空預(yù)器側(cè)熱端和B空預(yù)器冷熱段蒸汽吹灰槍交替運(yùn)行；#2機(jī)組通過加大煙氣余熱利用(MGGH)系統(tǒng)#1，#2煙氣冷卻器的循環(huán)水量，來降低電除塵入口煙溫；環(huán)化專業(yè)注意監(jiān)視脫硫一級吸收塔入口煙溫，溫度高時按照規(guī)程規(guī)定投入事故噴水進(jìn)行降溫；注意監(jiān)視脫硫入口煙塵含量變化，上升時及時增啟漿液循環(huán)泵；環(huán)化專業(yè)注意監(jiān)視電除塵運(yùn)行情況，必要時提高電壓運(yùn)行；A空預(yù)器差壓大處理正常后，先緩慢開啟A空預(yù)器二次風(fēng)側(cè)聯(lián)絡(luò)擋板降低排煙溫度，待排煙溫度恢復(fù)正常后再啟動A送風(fēng)機(jī)運(yùn)行，恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行方式。

3.2.2 安全注意事項

保持A空預(yù)器冷端吹灰器連續(xù)運(yùn)行，注意對吹灰槍實際運(yùn)行情況檢測，保證良好的吹灰效果；若在試驗過程中發(fā)生A空預(yù)器碰磨明顯加劇，空預(yù)器電流擺動劇烈，應(yīng)立即停止進(jìn)行試驗；若A空預(yù)器出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象導(dǎo)致空預(yù)器跳閘，按空預(yù)器跳閘異常進(jìn)行處理，應(yīng)立即手動進(jìn)行盤車；注意對脫硫、除塵系統(tǒng)的監(jiān)控調(diào)整，避免污染物排放超標(biāo)；由于A空預(yù)器側(cè)排煙溫度較高，導(dǎo)致對應(yīng)引風(fēng)機(jī)工作條件變差，引風(fēng)機(jī)軸承溫度有可能升高，所以要注意對應(yīng)引風(fēng)機(jī)軸承溫度，軸承溫度超過70 ℃時，應(yīng)啟動備用冷卻風(fēng)機(jī)；由于對應(yīng)A引風(fēng)機(jī)入口煙溫升高，引風(fēng)機(jī)大軸膨脹發(fā)生變化，注意引風(fēng)機(jī)軸承溫度及振動，發(fā)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)振動有增大的趨勢時，應(yīng)立即通知設(shè)備部檢查并匯報部門相關(guān)管理人員，必要時終止試驗。

3.3 效果評價

在2017年8月16日#2機(jī)組啟

動過程中，通過單側(cè)送風(fēng)機(jī)啟動運(yùn)行，減少A空預(yù)器送風(fēng)量，提升A空預(yù)器出口煙溫至200 ℃，經(jīng)歷約3 h的高排煙溫度溫升處理，A空預(yù)器冷端沉積的NH4HSO4氣化分解，A空預(yù)器差壓顯著降低，#2爐A空預(yù)器差壓處理后變化情況見表2，對比相同工況下A空預(yù)器煙氣側(cè)差壓降低500 Pa，引風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流下降40 A，節(jié)能效果十分明顯。

表2 #2爐A空預(yù)器差壓處理后變化情況

4 結(jié)束語

銅川電廠空預(yù)器差壓升高的問題，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，在此次啟機(jī)過程中，通過采取溫升法氣化分解空預(yù)器冷端的NH4HSO4堵塞，成功降低空預(yù)器差壓500 Pa，解決了機(jī)組運(yùn)行過程中的重大問題，通過此次試驗總結(jié)制定了安全有效的溫升法處理措施，為脫硝系統(tǒng)和空預(yù)器的運(yùn)行維護(hù)積累了寶貴的技術(shù)經(jīng)驗。

[1]盧韜.提升煙溫降低空預(yù)器堵塞的經(jīng)濟(jì)分析[J].貴州電力技術(shù)，2017,20(5),66-68.

[2]陶澤.SCR法煙氣脫硝改造后基硫酸氫銨造成的空預(yù)器堵塞治理實踐[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017,23：14-16.

[3]張國濱.空氣預(yù)熱器高壓水沖洗在鍋爐運(yùn)行中的應(yīng)用[J].華電技術(shù)，2015,37(10),42-44.