鍋爐脫硝改造后空預(yù)器差壓增大原因分析及措施

張棟

摘 要：鍋爐脫硝改造后初期運(yùn)行正常，但在一定時間后會出現(xiàn)空預(yù)器差壓值異常上升、鍋爐總風(fēng)量降低、引風(fēng)機(jī)電流大幅升高的情況，普通的措施無法使得空預(yù)器差壓值恢復(fù)到正常水平，因此本文對空預(yù)器差壓增大的原因及解決措施進(jìn)行了深入研究。

關(guān)鍵詞：鍋爐;脫硝;空預(yù)器;差壓值增大

中圖分類號：F124.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）22-0147-02

1 鍋爐設(shè)備改造概況

1.1 鍋爐設(shè)備概況

我廠鍋爐設(shè)備采用亞臨界參數(shù)汽包爐，燃燒方式屬于四角切向，可以一次中間再熱，利用單爐膛平衡通風(fēng)、采用固態(tài)排渣的方式，鍋爐整體采用全鋼構(gòu)架設(shè)計(jì)，并且配置了五臺ZGM95型中速輥式磨煤機(jī)，兩臺容克式三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，兩臺動葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)，兩臺動葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī)，二臺離心式一次風(fēng)機(jī)。

1.2 脫硝改造情況

為響應(yīng)國家環(huán)保相關(guān)要求，確保完成“十二五”氮氧化物減排任務(wù)，有效控制氮氧化物排放，加快推進(jìn)火電機(jī)組煙氣脫硝設(shè)施建設(shè)。我廠1、2號機(jī)組分別于2013年完成了脫硝改造工程，脫硝裝置采用選擇性催化還原（Selective Cataletic Reduction，簡稱：SCR）法全煙氣脫硝，脫硝裝置反應(yīng)器布置于鍋爐省煤器出口與空預(yù)器之間，為高粉塵布置，脫硝裝置采用氨作為還原劑，其供應(yīng)采用液氨供應(yīng)系統(tǒng)。改造后機(jī)組運(yùn)行良好，各項(xiàng)參數(shù)均達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。

但是在改造完成后的生產(chǎn)運(yùn)行中，出現(xiàn)了一些意料之外的異常情況，先開始鍋爐空預(yù)器的差壓始終都還保持穩(wěn)定處于正常水平，但是一段時間之后發(fā)現(xiàn)之前一直處于正常水平線的空預(yù)器差壓值開始大幅度上升，鍋爐的最大總風(fēng)量降低，各風(fēng)機(jī)耗電量開始大幅升高，并且通過一些常規(guī)的補(bǔ)救措施，比如提高空預(yù)器冷端溫度、改變空預(yù)器吹灰循環(huán)方式等，都只能使得空預(yù)器的差壓異常增大趨勢減緩，不能有效恢復(fù)到正常水平，因此本文對鍋爐脫硝改造后空預(yù)器差壓增大原因及措施進(jìn)行了深入的分析。

2 空預(yù)器差壓增大的危害以及原因分析

2.1 空預(yù)器差壓增大的危害

在具體分析空預(yù)器差壓異常上升的原因之前，對差壓增大可能導(dǎo)致的一些危害進(jìn)行總結(jié)，證明空預(yù)器差壓值對鍋爐及空預(yù)器正常工作的重要性。差壓增大最直接的后果就是使得空預(yù)器堵灰及腐蝕，進(jìn)一步造成空預(yù)器出口一、二次風(fēng)溫降低，從而使得排煙溫度升高，極大影響了鍋爐效率。隨著運(yùn)行時間的增長，硫酸氫銨、水蒸氣、硫化氣體會在空預(yù)器蓄熱元器件上慢慢聚集，到達(dá)一定的濃度之后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)造成元件的腐蝕，使得空預(yù)器換熱功能受到影響，同時會極大程度的破壞受熱面的光潔度，這又會增加被破壞面的積灰程度，空預(yù)器的使用壽命極大地縮短。

鍋爐運(yùn)行中如果空預(yù)器差壓不斷增加的話還會引起煙氣阻力的不斷增大，煙氣阻力的增大就會直接造成引風(fēng)機(jī)電耗量的上升，并且引風(fēng)機(jī)會有失速的可能性。最后，如果空預(yù)器中積灰分布不均勻的話，會產(chǎn)生局部碰撞摩擦的惡劣現(xiàn)象，這會在極端的情況下導(dǎo)致一次風(fēng)壓、二次風(fēng)壓、爐膛負(fù)壓均波動幅度增大，影響鍋爐的運(yùn)行安全。

2.2 空預(yù)器差壓增大的原因分析

2.2.1 含硫和氮氧化物的化學(xué)成分導(dǎo)致空預(yù)器堵灰

回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的受熱面是使用厚度為0.5mm的鋼板軋制而成的波紋板，然后再疊壓在一起最后組裝而成，由于氣體分配的流動管道相較而言比較狹窄，因此很容易發(fā)生積灰現(xiàn)象?？疹A(yù)器的積灰大多都是由于硫酸氰胺和鍋爐燃燒過程中產(chǎn)生的灰塵的混合物粘附在空預(yù)器的加熱表面發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)引起的。燃煤過程中產(chǎn)生的管道流通氣體中包含大量的硫化物，在脫硝的過程中會出于各方面的因素造成大量氨逃逸的現(xiàn)象，這些大量逃脫的氨只要遇上硫化物就會迅速反應(yīng)生成硫酸氰胺，這就是鍋爐中硫酸氫銨出現(xiàn)的原因。硫酸氫鹽在150-200攝氏度的溫度范圍內(nèi)通常是呈液態(tài)存在的，中等酸性，具有高粘度性。如果低于此溫度，它將變成固體，空預(yù)器的中端和冷端恰巧就提供了這樣一個溫度環(huán)境，大量并且不斷生成積累的液體氰胺硫酸鹽將會極為頑固附著在空預(yù)器的中端和冷端，造成空預(yù)器內(nèi)部氣體不能正常流通，并且出現(xiàn)空預(yù)器的腐蝕現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)生這種現(xiàn)象時，緊接著整個空預(yù)器的積灰迅速增加，并且不斷地惡化。最終造成空預(yù)器無法正常工作，影響整個鍋爐的安全運(yùn)行。

2.2.2 空預(yù)器煙氣入口流場分布變化

SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的存在會在一定程度上使得空預(yù)器煙氣入口流場分布受到影響，而該位置的流場分布往往會對空預(yù)器的許多特性產(chǎn)生影響，舉例而言，當(dāng)流場分布不合理的時候，空預(yù)器的傳熱、阻力、磨損、腐蝕和堵灰特性都會朝著更壞的方向發(fā)展，因此空預(yù)器煙氣入口流場分布變化也是差壓值異常增大的重要原因之一。

2.2.3 空預(yù)器冷端綜合溫度低

空預(yù)器的最低冷端綜合溫度控制往往在實(shí)際運(yùn)行中部分時段可能無法滿足設(shè)計(jì)值要求。當(dāng)冬季或低負(fù)荷情況下空預(yù)器冷端的綜合溫度就經(jīng)常低于設(shè)計(jì)值。而硫酸氫氨是以液態(tài)形式存在于一定溫度的范圍內(nèi)，當(dāng)溫度過低時液態(tài)氨硫酸氫與煙氣中的粉煤灰顆?；旌?，煙氣通過空氣預(yù)熱器時，波紋前的蓄熱元件逐漸積累灰塵，形成高度冷凝的積灰。 因此可以看到空預(yù)器冷端綜合溫度低，也是造成空預(yù)器差壓增加的原因之一。

2.2.4 機(jī)組長期負(fù)荷低，氨氣逃逸量大

機(jī)組在長期處于低負(fù)荷運(yùn)行時，脫硝入口NOx濃度較高，為控制環(huán)保參數(shù)排放達(dá)標(biāo)，噴氨量較平時增大，其逸出量也相應(yīng)增大。NH3和SO3的濃度相對較高，氨和硫酸的反應(yīng)產(chǎn)生的硫酸氫銨或硫酸銨比平時工作狀態(tài)將會多得多。此時，如果空預(yù)器的冷端綜合溫度較低，煙道氣中的液態(tài)硫酸氫氫氨與飛灰顆粒結(jié)合形成非常粘稠的融鹽狀積灰，并堵塞空預(yù)器，差壓值將在短時間內(nèi)會迅速增加。

2.2.5 空預(yù)器蒸汽吹灰疏水不徹底

我廠在空預(yù)器吹灰時，保持吹灰母管壓力在1.2MPa左右，1.2MPa所對應(yīng)的飽和溫度為187.96攝氏度，在吹灰時要求充分疏水，疏水溫度在200攝氏度以上時方可進(jìn)行空預(yù)器吹灰。如果空預(yù)器吹灰蒸汽疏水不徹底，有可能造成大量水汽進(jìn)入，進(jìn)一步加劇蓄熱片粘灰。

3 空預(yù)器差壓增大的解決措施

3.1 空預(yù)器水沖洗

在空氣預(yù)熱器中增加一個沖洗裝置，以降低機(jī)組運(yùn)行期間空預(yù)器的阻力，并確保鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行?？疹A(yù)器沖洗裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作相對簡單，增加了一個20MPa的揚(yáng)程和一個輸出量為8t/h的沖洗水泵，水源選擇工業(yè)用水。空預(yù)器下部雙介質(zhì)吹灰器就可以實(shí)現(xiàn)空預(yù)器系統(tǒng)的水沖洗，并利用煙氣側(cè)煙道的底部排水口來排出沖洗水。通常情況下水沖洗方法有兩種不同的方式，各有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，下面分別對兩種方法進(jìn)行介紹。

離線式水沖洗方法是將機(jī)組負(fù)載控制在50%額定負(fù)荷左右，關(guān)閉沖洗側(cè)空預(yù)器入口煙氣擋板，控制空預(yù)器進(jìn)行低速運(yùn)行，使得沖洗側(cè)排煙溫度能夠得到有效控制，需要格外關(guān)注的是在沖洗過程中沖洗側(cè)排煙溫度較低應(yīng)加強(qiáng)對電除塵的參數(shù)監(jiān)視，防止造成過大影響。每次沖洗時間控制在20小時左右。在沖洗過程中，應(yīng)定期觀察會不會有水或泥漿溢出現(xiàn)象，這樣做的原因是為了防止噴嘴出口堵塞，同時應(yīng)安排人員對沖洗泵入口過濾器壓差進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控，如果超過了0.15MPa需及時進(jìn)行清理，也可以通過設(shè)置壓力傳感器來實(shí)現(xiàn)自動報(bào)警。此外在沖洗過程中要仔細(xì)監(jiān)視空預(yù)器的壓差，電流和二次風(fēng)量等參數(shù)，避免參數(shù)越限。離線式水沖洗方法的優(yōu)點(diǎn)是沖洗更加徹底，能夠有效地降低煙道氣阻力。缺點(diǎn)是對機(jī)組負(fù)荷有限制，并且由于煙氣側(cè)擋板是封閉的，因此沖洗側(cè)的煙氣溫度較低，只能維持在60攝氏度左右，沖洗時間不能過長，防止沖洗側(cè)電除塵電場絕緣發(fā)生劣化現(xiàn)象。

在線水沖洗方法不需要關(guān)閉沖洗側(cè)空預(yù)器入口處的煙氣擋板，也沒有額外的機(jī)組負(fù)荷限制，只需適當(dāng)提高沖洗側(cè)排煙溫度后就可直接啟動沖洗水泵，對空預(yù)器進(jìn)行單側(cè)沖洗，注意事項(xiàng)與離線清洗相同。在線沖洗方法的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)組負(fù)荷不受限制，無需更多措施。同時沖洗側(cè)的煙溫較高，可以保持在120攝氏度以上，沖洗時間可以更長，也不必?fù)?dān)心會降低沖洗側(cè)的電場絕緣。然而缺點(diǎn)是受高溫?zé)煔庥绊懀瑳_洗不夠徹底。

3.2 空預(yù)器在線高溫?zé)崛?/p>

空預(yù)器的差壓升高通常都是由于由于硫酸氰胺和鍋爐燃燒過程中產(chǎn)生的灰塵的混合物粘附在空預(yù)器的加熱表面發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)后凝固引起的，并且硫酸氫鹽在150-200攝氏度的溫度范圍內(nèi)通常是呈液態(tài)存在的。所以通過試驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，機(jī)組運(yùn)行中通過對鍋爐燃燒調(diào)整將單側(cè)排煙溫度提高至160攝氏度以上維持運(yùn)行，通過對硫酸氰胺等混合物質(zhì)進(jìn)行高溫?zé)崛勰軌蛴行У慕档驮搨?cè)空預(yù)器的差壓。但對空預(yù)器進(jìn)行高溫?zé)崛蹠r應(yīng)加強(qiáng)空預(yù)器吹灰及尾部煙道溫度變化，防止發(fā)生尾部煙道二次燃燒。

4 結(jié)語

本文首先對鍋爐設(shè)備概況以及脫硝改造進(jìn)行了介紹，說明了研究的背景，緊接著對空預(yù)器差壓值異常增大的危害以及重要性進(jìn)行了說明，然后對鍋爐脫硝改造后空預(yù)器差壓值增大的原因進(jìn)行了詳細(xì)分析，并試驗(yàn)了兩種能夠有效緩解差壓值增大問題的方法措施，比較了其優(yōu)缺點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 羅勇.燃煤鍋爐脫硝改造對空預(yù)器運(yùn)行的影響及應(yīng)對措施[J].科技資訊，2018，16（35）：95+97.

[2] 王桂林，邊疆，周義剛，劉新利，王森，薛澤海.CFB鍋爐SNCR煙氣脫硝空預(yù)器堵塞原因分析及處理[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2017，43（01）：69-71.