燃煤機(jī)組脫硝改造對空氣預(yù)熱器的影響及解決措施

李興強(qiáng)

（云南滇東雨汪能源有限公司，云南 曲靖 655507）

對于燃煤發(fā)電機(jī)組實(shí)施脫硝改造措施，不能忽視空氣預(yù)熱器受到脫硝改造引發(fā)的諸多不良影響[1]。這是由于，空氣預(yù)熱器可能遭受強(qiáng)烈腐蝕或者受到灰塵阻塞，引發(fā)機(jī)組整體狀況的顯著惡化。因此，采取必要的運(yùn)行措施和解決對策，維持空氣預(yù)熱器原有的運(yùn)行性能，盡量避免脫硝改造給其帶來的干擾與影響。

一、燃煤機(jī)組脫硝改造情況

云南滇東雨汪能源有限公司#1機(jī)組為600MW燃煤火力發(fā)電機(jī)組，采用北京巴威公司制造的亞臨界、單爐膛、“W”火焰燃燒方式、中間一次再熱、自然循環(huán)、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、露天布置的全鋼架結(jié)構(gòu)懸吊式燃煤汽包爐，于2009年投產(chǎn)[2]。2013年，為符合國家“節(jié)能減排”政策要求，實(shí)施了#1鍋爐全套的煙氣脫硝SCR裝置改造。

此次#1鍋爐脫硝改造，采用選擇性催化還原法（SCR）脫硝工藝，液氨還原劑，按BMCR負(fù)荷點(diǎn)、入口NOx濃度1200mg/Nm3、出口200mg/Nm3進(jìn)行設(shè)計(jì)，并要求氨逃逸濃度不大于3μL/L，SO2/SO3轉(zhuǎn)化率不大于1.0%。除此以外，采用板式催化劑，按“2+1+1”模式布置。設(shè)置聲波和蒸汽吹灰器。

二、空氣預(yù)熱器受到脫硝改造的影響

在多數(shù)情形下，空氣預(yù)熱器之所以呈現(xiàn)較高的內(nèi)部壓差，其中根源應(yīng)當(dāng)在于較高的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)[3]。通常來講，處于燃燒狀的煤粉將會(huì)導(dǎo)致三氧化硫與二氧化硫的生成，并且顯著增加了三氧化硫在煙道出口部位的存積量。SCR系統(tǒng)如果設(shè)有三層的催化劑，那么存積于出口的三氧化硫?qū)?huì)呈現(xiàn)50%的增加幅度。經(jīng)由系統(tǒng)催化層以后，三氧化硫就會(huì)呈現(xiàn)五倍左右的體積增加幅度。

從本質(zhì)上來講，金屬受熱面并不會(huì)受到硫酸蒸汽給其帶來的腐蝕影響。然而，處于凝結(jié)狀態(tài)并且溫度較低的硫酸蒸汽很可能增加了灰塵堵塞的隱患與威脅。這主要是由于，煙氣攜帶的灰塵將會(huì)被硫酸蒸汽黏結(jié)，并且引發(fā)低溫腐蝕的影響。在此情形下，就會(huì)加劇空氣預(yù)熱器遭受灰塵堵塞的狀態(tài)，且大大增加空氣預(yù)熱器壓差以及煙道阻力。

此外，鍋爐尾部煙道截面NOx濃度分布不均勻，顯著增加了脫硝控制的難度，造成鍋爐運(yùn)行中氨氣逃逸量增大。并且，系統(tǒng)測量儀表針對上述的氨氣逃逸不能全面予以反映。經(jīng)過氨氣噴射處理以后，蓄熱片就會(huì)附著很多液態(tài)并且黏度較高的氨氣。由此可見，空預(yù)器在受到氨氣逃逸引發(fā)的影響下，還會(huì)降低蓄熱元件的換熱效應(yīng)。受到灰塵堵塞的空預(yù)器還會(huì)引發(fā)顯著的系統(tǒng)腐蝕現(xiàn)象，并進(jìn)一步增大鍋爐尾部煙道壓差[4]。

三、探求解決措施

通過上述的分析，可以得知空預(yù)器之所以會(huì)受到堵塞影響以及其他影響，根源就在于灰塵與逃逸氨氣黏結(jié)并且呈現(xiàn)較多的灰塵累積現(xiàn)象。因此，脫硝改造后嚴(yán)格控制蓄熱元件的冷端溫度，并且科學(xué)地對空預(yù)器的蓄熱元件進(jìn)行改進(jìn)處理。同時(shí)，對于吹灰系統(tǒng)也要予以相應(yīng)的性能優(yōu)化。在實(shí)踐中，解決空預(yù)器受到的脫硝改造的影響應(yīng)采取如下措施：

（一）提高脫硝裝置安裝、調(diào)試質(zhì)量

脫硝裝置的布置方式、安裝、調(diào)試質(zhì)量，密切關(guān)系SCR裝置運(yùn)行過程中氨逃逸濃度和SO2/SO3轉(zhuǎn)化率的大小，在根本上影響空預(yù)器的運(yùn)行狀況。因此，加強(qiáng)脫硝裝置改造過程的質(zhì)量控制、嚴(yán)格關(guān)鍵工序驗(yàn)收和科學(xué)組織運(yùn)行調(diào)試，保持脫硝裝置在最優(yōu)狀態(tài)運(yùn)行，確保對其實(shí)施靈活的調(diào)整[5]。具體而言，脫硝反應(yīng)器在投運(yùn)以前，稀釋風(fēng)機(jī)以及系統(tǒng)出口擋板要提前啟動(dòng)，并且密切監(jiān)控反應(yīng)器的升溫狀態(tài)。

（二）避免系統(tǒng)受熱面存積過多的灰塵

空預(yù)器的受熱面尾部如果存積了較多的灰塵，空預(yù)器差壓將接近并超過控制值，影響或危及空預(yù)器的安全、經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定運(yùn)行。因此在鍋爐運(yùn)行中，并且視情況來調(diào)整爐膛、受熱面和空預(yù)器的吹灰方式和頻率，以有效控制空預(yù)器蓄熱元件的積灰和差壓。此外，蒸汽吹灰系統(tǒng)投運(yùn)前，必須對系統(tǒng)進(jìn)行充分疏水，控制吹灰母管壓力在2.5MPa左右，按照規(guī)程要求的吹灰流程，每次保持連續(xù)、全面吹灰。嚴(yán)格控制SCR裝置運(yùn)行中氨逃逸濃度，減少硫酸氫氨的生成，降低其與煙氣中灰塵結(jié)合的粘結(jié)性，避免空預(yù)器蓄熱元件積灰的惡性發(fā)展。

（三）避免空預(yù)器出現(xiàn)低溫腐蝕

通過標(biāo)準(zhǔn)化管理，提高脫硝改造安裝和調(diào)試質(zhì)量，機(jī)組并網(wǎng)后保持SCR裝置良好的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，通過運(yùn)行控制手段全面防止空預(yù)器受到低溫腐蝕的影響。一方面，對空預(yù)器“逢停必檢”，及時(shí)調(diào)整空預(yù)器徑向密封片，控制空預(yù)器漏風(fēng)率在5%以內(nèi)；另一方面，精心制定每班配煤摻燒方案，加強(qiáng)輸煤運(yùn)行專業(yè)精細(xì)化配煤管理，嚴(yán)格控制鍋爐出口SO×濃度，防止大幅波動(dòng)；其次，加強(qiáng)鍋爐配風(fēng)調(diào)整，嚴(yán)格控制過?？諝庀禂?shù)，減少SO3生成，以降低煙氣酸露點(diǎn)；另外，冬季或環(huán)境氣溫驟降時(shí)，及時(shí)投入鍋爐暖風(fēng)器運(yùn)行，控制空預(yù)器冷端溫度在煙氣酸露點(diǎn)之上。加強(qiáng)鍋爐運(yùn)行調(diào)整，防止?fàn)t膛偏燒或尾部煙道左右側(cè)煙溫出現(xiàn)大的偏差，嚴(yán)格控制排煙溫度。

結(jié)束語：

當(dāng)前在國家環(huán)保政策要求下，脫硝改造工程在燃煤發(fā)電機(jī)組普遍推廣，多數(shù)單位也在尋求適合于企業(yè)設(shè)備現(xiàn)狀的改造方案。在脫硝改造后，空預(yù)器的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行受到多方面挑戰(zhàn)，稍有不慎可能造成空預(yù)器跳閘，出現(xiàn)機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)的巨大經(jīng)濟(jì)損失。因此，多措并舉采取切實(shí)可行的運(yùn)行措施與解決對策，保護(hù)鍋爐空氣預(yù)熱器的穩(wěn)定運(yùn)行，確保SCR裝置改造達(dá)到最優(yōu)的綜合效果。