300 MW循環(huán)流化床鍋爐灰斗板結(jié)原因分析及處理

呂 賽

（兗礦華聚能源趙樓電廠，山東 菏澤 274700）

0 引言

半干法脫硫脫硝因反應(yīng)快、效率高、副產(chǎn)物能被綜合利用等特點(diǎn)被廣泛用于大型機(jī)組中。 某電廠1號(hào)鍋爐采用循環(huán)流化床半干法脫硫脫硝一體化工藝。 系統(tǒng)投運(yùn)以來(lái)，整體運(yùn)行平穩(wěn)，但在停爐檢修中發(fā)現(xiàn)灰斗內(nèi)出現(xiàn)板結(jié)的情況，尤其以灰斗末端的1-3、2-3 最為嚴(yán)重。 在 2019 年 4 月檢修停爐后，通過(guò)氣力輸送系統(tǒng)輸至灰?guī)齑蠹s600 t，后期人工清理約200 t。灰斗內(nèi)板結(jié)的灰硬度較大，需進(jìn)入內(nèi)部使用電鎬破碎，并利用檢修人孔將灰運(yùn)出，耗費(fèi)大量人力物力。 在清理過(guò)程中易出現(xiàn)落灰、揚(yáng)塵等情況，極為不便。 本文以該電廠為例介紹如何防止灰斗板結(jié)的問(wèn)題。

1 概述

該電廠300 MW 機(jī)組采用亞臨界、 固態(tài)排渣循環(huán)流化床鍋爐，于2016 年進(jìn)行超低排改造，采用循環(huán)流化床脫硫除塵脫硝一體化工藝， 包括1 套煙氣脫硫系統(tǒng)， 采用一爐一塔方式布置， 主要由煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、布袋除塵器清灰系統(tǒng)、消石灰制備及供應(yīng)系統(tǒng)、物料循環(huán)及流化系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)等組成。 圖1 為超低排放系統(tǒng)示意圖。

該電廠現(xiàn)脫硫采用爐內(nèi)噴鈣+爐外半干法的工藝；脫硝采用爐內(nèi)SNCR+脫硫塔噴入COA 脫硝劑的工藝。系統(tǒng)自投運(yùn)來(lái)整體運(yùn)行平穩(wěn)，能實(shí)現(xiàn)煙氣的超低排放，但出現(xiàn)了灰斗內(nèi)板結(jié)情況。

2 原因排查

為對(duì)灰斗板結(jié)原因進(jìn)行分析， 電廠進(jìn)行了多項(xiàng)常規(guī)檢查。

圖1 超低排放系統(tǒng)示意圖

1）對(duì)工藝水系統(tǒng)檢查，發(fā)現(xiàn)兩支工藝水噴槍槍體無(wú)磨損，霧化效果良好，未有滴水等情況，脫硫塔內(nèi)壁清潔無(wú)板結(jié)情況。

2）脫硫劑品質(zhì)。 超低排放系統(tǒng)脫硫劑采用消石灰，消石灰來(lái)源為通過(guò)消化器自制及外購(gòu)，自制消石灰Ca（OH）2含量為 88%左右，水分為 0.2%左右；外購(gòu)消石灰Ca（OH）2含量為95%以上，水分為0.3%左右。 兩種消石灰含量及水份均符合要求。

3）灰斗流化風(fēng)、斜槽流化風(fēng)溫度常年控制在120 ℃左右，且加熱器均定期進(jìn)行放水檢查，無(wú)泄漏情況，排除水份通過(guò)流化風(fēng)進(jìn)入系統(tǒng)的情況。

4） 超低排放6 個(gè)灰斗外壁均有蒸汽伴熱加熱，汽源來(lái)自汽機(jī)側(cè)的輔汽聯(lián)箱?；叶繁跍乜刂圃?00 ℃左右，且蒸汽與灰分離，不存在漏入灰斗的情況。

5）灰斗料位按照廠家提供的說(shuō)明，保持在8～10 kPa（灰斗采用的振動(dòng)式料位計(jì)），輸灰壓力0.5 MPa 左右，輸灰管路無(wú)堵塞情況，輸灰時(shí)間設(shè)置等也均無(wú)問(wèn)題。

6）COA（Catalytic Oxidation Absorption，簡(jiǎn)稱COA）噴槍霧化效果良好， 且氮氧化物控制主要依賴爐內(nèi)SNCR（Selective Non-Catalytic Reduction，簡(jiǎn)稱SNCR），COA 僅為輔助手段，用量較低，影響較小。

3 原因分析

在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)檢查發(fā)現(xiàn)并無(wú)異常后， 電廠又對(duì)參數(shù)、工藝等進(jìn)行了原因查找，發(fā)現(xiàn)在脫硫塔出口溫度控制、工藝水水質(zhì)、板結(jié)灰成分等存在問(wèn)題。

3.1 脫硫塔出口溫度低

運(yùn)行中脫硫塔出口煙氣溫度長(zhǎng)期維持在72 ℃左右，即使在沒有消石灰投入的情況下，也保持此溫度。根據(jù)廠家提供的技術(shù)要求，脫硫塔出口溫度控制在69～75 ℃，為消石灰脫硫的最佳反應(yīng)窗口。 在未投入工藝水減溫的情況下， 脫硫塔出口的煙氣溫度在110～130 ℃， 長(zhǎng)期控制較低的溫度使減溫水過(guò)量，增大了煙氣濕度，煙氣濕度為13.5%（設(shè)計(jì)要求不高于 12.5%）。

3.2 多用濃鹽水作為工藝水補(bǔ)水

工藝水箱水源設(shè)計(jì)有循環(huán)水、工業(yè)水、濃鹽水，因電廠內(nèi)無(wú)濃鹽水處理裝置， 故濃鹽水多作為工藝水進(jìn)入超低排放系統(tǒng)。 通過(guò)對(duì)灰斗內(nèi)板結(jié)的灰進(jìn)行化驗(yàn)，氯離子的含量為2.64%，含量較高。 電廠濃鹽水產(chǎn)自反滲透，氯離子濃度高于1 000 mg／L，遠(yuǎn)高于HJ 178—2018 《煙氣循環(huán)流化床法脫硫工程通用技術(shù)規(guī)范》 中氯離子濃度不高于400 mg／L 的要求，濃鹽水進(jìn)入系統(tǒng)后易吸潮，在灰斗內(nèi)壁形成板結(jié)。

3.3 超低排放灰斗循環(huán)灰置換率差

板結(jié)灰化驗(yàn)結(jié)果顯示，灰的含水率1.42%，半水亞硫酸鈣含量2.32%，硫酸鈣含量46.99%，氫氧化鈣含量2.07%，碳酸鈣含量34.69%。半水亞硫酸鈣含量低，硫酸鈣及碳酸鈣含量高，說(shuō)明循環(huán)灰置換率差。

3.4 停運(yùn)后灰斗無(wú)伴熱

因該電廠為單機(jī)運(yùn)行，在機(jī)組停運(yùn)后無(wú)熱源，灰斗蒸汽伴熱、流化風(fēng)加熱等均不能投入，灰溫下降較快，流動(dòng)性變差。尤其是在冬季環(huán)境溫度較低的情況下，若不能及時(shí)將熱灰輸送至灰?guī)?，灰溫下降后極易板結(jié)。

4 采取措施

4.1 提高反應(yīng)塔出口的煙氣溫度

溫度的控制，實(shí)質(zhì)上是對(duì)煙氣濕度的控制。脫硫工藝中，煙氣的濕度對(duì)脫硫效率的影響很大［1］。 在負(fù)荷及二氧化硫排放穩(wěn)定期間， 減少脫硫塔消石灰的投入量，將煙氣溫度控制在85～90 ℃之間。 二氧化硫排放數(shù)值較高時(shí)再投入工藝水， 降低脫硫塔出口溫度至75 ℃以下后，投入消石灰，對(duì)脫硫塔出口煙氣溫度進(jìn)行勤調(diào)、細(xì)調(diào)，減少工藝水量，降低循環(huán)灰及煙氣水份。

4.2 更換工藝水水源

電廠已與周邊礦井合作進(jìn)行濃鹽水處理改造，可將濃鹽水回收利用。 將工藝水水源改為氯離子含量較低工業(yè)水（工業(yè)水氯離子含量?jī)H為350 mg／L 左右），降低氯離子含量，減少循環(huán)灰吸濕。

4.3 新增超低排放循環(huán)灰置換系統(tǒng)

該電廠一級(jí)布袋除塵器及空預(yù)器的灰輸送至1 號(hào)、2 號(hào)灰?guī)?，超低排放的灰輸送?3 號(hào)灰?guī)欤? 號(hào)、2 號(hào)灰?guī)斓幕意}離子低于3 號(hào)灰?guī)臁?在1 號(hào)灰?guī)煜滦略鲆惶讉}(cāng)泵輸灰， 定時(shí)向脫硫塔底部補(bǔ)充1 號(hào)灰?guī)斓幕遥瑫r(shí)加強(qiáng)超低排放6 個(gè)灰斗的輸灰，加強(qiáng)循環(huán)灰的置換，改善循環(huán)灰的品質(zhì)。

4.4 恢復(fù)一級(jí)布袋除塵器旁路系統(tǒng)

將已隔離的一級(jí)布袋除塵器旁路系統(tǒng)恢復(fù)。 在一級(jí)布袋除塵器差壓較高（即灰量較大）時(shí)打開此旁路， 未經(jīng)一級(jí)布袋過(guò)濾的熱灰直接進(jìn)入超低排放系統(tǒng)，增加超低排放系統(tǒng)循環(huán)灰的置換量。

4.5 利用啟動(dòng)鍋爐向灰斗蒸汽伴熱供熱

電廠設(shè)置35 t／h 的燃油啟動(dòng)鍋爐， 在機(jī)組啟動(dòng)前加熱給水及供軸封用汽。 在機(jī)組停運(yùn)后利用啟動(dòng)鍋爐向灰斗提供蒸汽伴熱， 灰斗壁溫控制在80℃左右；同時(shí)對(duì)灰斗流化風(fēng)、斜槽流化風(fēng)加熱器供汽，使流化風(fēng)溫度達(dá)到100 ℃以上，加強(qiáng)灰的流動(dòng)性，及時(shí)輸灰，防止灰溫降低板結(jié)。 啟動(dòng)鍋爐不需長(zhǎng)期運(yùn)行，僅靠間斷供汽即可維持灰斗壁溫，用油量較小，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

4.6 在灰斗內(nèi)壁新增流化板及空氣炮

原廠家設(shè)計(jì)的灰斗僅在底部裝有流化板， 而板結(jié)多發(fā)生在側(cè)壁。 現(xiàn)在6 個(gè)灰斗兩側(cè)壁各增加面積約為6 m2流化板，加強(qiáng)側(cè)壁灰的流動(dòng)性。原每個(gè)灰斗僅設(shè)置4 個(gè)容量為0.46 L 的氣動(dòng)錘， 容量小， 效果差。 將每個(gè)灰斗新增4 個(gè)容量為100 L 的空氣炮，定時(shí)開啟，對(duì)灰斗內(nèi)壁進(jìn)行沖擊，防止板結(jié)。

4.7 計(jì)劃停爐前控制灰斗料位

1-3、2-3 灰斗位于煙氣最末端，溫度最低，板結(jié)現(xiàn)象最嚴(yán)重， 在停爐前每天輪流將1-3、2-3 灰斗放空一次，改善兩個(gè)灰斗內(nèi)的流動(dòng)性［2］；在停爐前將兩個(gè)灰斗料位控制在2～4 kPa，負(fù)荷較低時(shí)直接將兩個(gè)灰斗放空，關(guān)閉進(jìn)氣擋板進(jìn)行隔離，通過(guò)控制灰量來(lái)減少板結(jié)的情況發(fā)生。

5 結(jié)語(yǔ)

某電廠在采取上述措施及參數(shù)調(diào)整后，2019 年10 月檢修時(shí)各灰斗內(nèi)基本無(wú)板結(jié)情況，尤其是1-3、2-3 灰斗，在停爐后僅靠氣力輸灰即可輸至灰?guī)?，大大減小了工作量及環(huán)保壓力。新增循環(huán)灰置換系統(tǒng)、一級(jí)布袋除塵器旁路均運(yùn)行正常。 通過(guò)對(duì)超低排放循環(huán)灰取樣，化驗(yàn)結(jié)果中灰的含水率1.02%，半水亞硫酸鈣含量6.42%，硫酸鈣含量38.45%，氫氧化鈣含量3.42%，碳酸鈣含量29.23%。電廠半干法脫硫工藝灰斗板結(jié)的原因查找及運(yùn)行調(diào)整、 防范措施等也為出現(xiàn)相同問(wèn)題的機(jī)組提供借鑒。