基于溫升法空預(yù)器堵塞在線治理技術(shù)的研究與應(yīng)用

文_陳紹龍 張磊 國(guó)家能源集團(tuán)寶慶發(fā)電有限公司

1 設(shè)備概述

湖南某廠2×660 MW機(jī)組的鍋爐為DG 2070/25.4-Ⅱ9型國(guó)產(chǎn)超臨界參數(shù)復(fù)合變壓本生直流鍋爐，鍋爐本體一次中間再熱、單爐膛、尾部雙煙道結(jié)構(gòu)，固態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架，全懸吊結(jié)構(gòu)，平衡通風(fēng)、露天布置、前后墻對(duì)沖燃燒方式、∏型布置，采用內(nèi)置式啟動(dòng)分離系統(tǒng)。鍋爐配備兩臺(tái)三分倉(cāng)容克式空氣預(yù)熱器，型號(hào)為L(zhǎng)AP13494/2500，以逆流方式運(yùn)行的再生式熱交換器，其左右兩半部分分別為煙氣和空氣通道，空氣側(cè)又分為一次風(fēng)通道和二次風(fēng)通道。

脫硝系統(tǒng)采取選擇性催化還原（SCR）法，還原劑采用液氨，通過液氨與煙氣中的氮氧化物（NOX）進(jìn)行反應(yīng)，生成氮?dú)夂退?，來達(dá)到去除煙氣中NOX的目的。SCR反應(yīng)器采用高灰布置（即反應(yīng)器布置在鍋爐省煤器與空氣預(yù)熱器之間），每臺(tái)鍋爐布置2只SCR反應(yīng)器，催化劑采用蜂窩式催化劑，3層布置。

2 空預(yù)器堵塞的原因分析及危害

2.1 空預(yù)器堵塞的原因分析

由于燃煤中含有一定的硫份，在燃煤燃燒過程中，燃料中的硫份會(huì)氧化生產(chǎn)SO3、SO2，同時(shí)在脫硝催化劑的（SCR）作用下，煙氣中的SO2進(jìn)一步氧化生產(chǎn)SO3，增加了煙氣中的SO3濃度。高濃度的SO3一方面與空預(yù)器冷端凝結(jié)的水汽反應(yīng)生產(chǎn)硫酸（H2SO4），并與空預(yù)器蓄熱元件的Fe發(fā)生，生產(chǎn)腐蝕垢化物導(dǎo)致積灰，造成空預(yù)器堵塞，但目前大部分空預(yù)器冷端蓄熱元件采用搪瓷原件，基本可以避免此類情況。另一方面與脫硝中未反應(yīng)的NH3反應(yīng)生成硫酸銨（AS）和硫酸氫銨（ABS），在通常運(yùn)行情況下，AS為干態(tài)粉末狀物體，易于被吹灰器吹下，對(duì)空預(yù)器基本無影響，空預(yù)器的設(shè)計(jì)排煙溫度基本處于120～140℃，處于該溫度區(qū)間的ABS呈現(xiàn)為液態(tài)。而液態(tài)的ABS是一種粘性很強(qiáng)的物質(zhì)，會(huì)在空預(yù)器蓄熱元件上聚集或以液滴的形式分散與煙氣中粘附飛灰，造成空預(yù)器的堵塞和腐蝕?？疹A(yù)器硫酸氫銨沉積物如圖1所示。

圖1 空預(yù)器硫酸氫銨沉積物

2.2 空預(yù)器堵塞的危害

①空預(yù)器堵塞與積灰，會(huì)導(dǎo)致空預(yù)器傳熱惡化，排煙溫度升高，鍋爐效率降低，機(jī)組煤耗上升。

②風(fēng)、煙道的流動(dòng)阻力大幅增加，從而增加風(fēng)煙系統(tǒng)輔機(jī)電耗，同時(shí)一、二次風(fēng)量和爐膛負(fù)壓會(huì)周期性的變化，影響燃燒穩(wěn)定。

③改變了煙、風(fēng)道的管道流動(dòng)特性，易導(dǎo)致風(fēng)機(jī)工作在不穩(wěn)定區(qū)間，造成風(fēng)機(jī)失速和喘振，影響機(jī)組運(yùn)行安全。

④空預(yù)器堵塞與積灰，會(huì)加快空預(yù)器蓄熱元件的腐蝕，影響蓄熱元件的使用壽命。

3 空預(yù)器升溫吹灰處理方案

3.1 解決思路

一般情況下，ABS露點(diǎn)為147℃，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到此溫度的時(shí)，ABS以液態(tài)的形式在物體表面聚集或者以液滴的形式分散在煙氣中。而當(dāng)溫度繼續(xù)升高至235℃以上時(shí)，ABS將由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，并伴隨氣流排出?？疹A(yù)器的排煙溫度基本為120～140℃，但空預(yù)器的蓄熱元件的溫度在由煙氣側(cè)旋轉(zhuǎn)至二次風(fēng)側(cè)和一次風(fēng)側(cè)，蓄熱元件的溫度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于235℃的，處于該區(qū)間的ABS是一個(gè)不穩(wěn)定狀態(tài)，通過一種針對(duì)蓄熱元件的吹灰器吹灰，可以使積灰脫落、ABS氣化，從而解決空預(yù)器堵塞的問題。

3.2 處理方案

根據(jù)溫升理論，該廠在冷一次風(fēng)側(cè)設(shè)計(jì)了空預(yù)器防堵吹灰器，此吹灰器采用步進(jìn)式方式，即每前進(jìn)一段距離，吹灰器即停下吹灰，待設(shè)定時(shí)間到后再前進(jìn)一段距離，再停下吹灰，直到走完行程，自動(dòng)退出吹灰。其吹灰軌跡是一系列的同心圓。受實(shí)際條件限制，吹灰器槍管實(shí)際行程大約4500mm（吹灰器總行程由吹灰器進(jìn)槍到位和退出到位兩個(gè)行程開關(guān)確定，兩個(gè)行程開關(guān)裝在梁兩端）。在就地控制柜有一個(gè)計(jì)步器和一個(gè)時(shí)間繼電器。計(jì)步器用于選擇吹灰器的停留次數(shù)。按照吹灰器槍管每次前進(jìn)200mm來計(jì)算，計(jì)步器數(shù)字選擇22～23，時(shí)間繼電器比照空預(yù)器轉(zhuǎn)子按0.99轉(zhuǎn)/min設(shè)定，選擇60s，每圈螺旋線形吹掃覆蓋面有足夠的重疊量，以確保吹灰效果。吹灰器主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 湖南某廠空預(yù)器防堵吹灰器主要技術(shù)參數(shù)

3.3 操作步驟

空預(yù)器煙氣側(cè)差壓常?？梢杂脕矸从晨疹A(yù)器的堵塞情況，若空預(yù)器煙氣側(cè)偏高，則表示空預(yù)器堵塞較為嚴(yán)重，反之則反映空預(yù)器堵塞較輕。當(dāng)機(jī)組滿負(fù)荷空預(yù)器壓差大于1.7kPa時(shí)，投入該吹灰器，機(jī)組在不同負(fù)荷下空預(yù)器壓差如圖2所示。

圖2 機(jī)組在不同負(fù)荷下空預(yù)器壓差

①檢查吹灰蒸汽壓力達(dá)到0.8MPa以上、吹灰蒸汽溫度180℃，在主機(jī)DCS吹灰界面選擇啟動(dòng)冷一次風(fēng)側(cè)吹灰器。

②由于該吹灰器耗氣量大，注意不得與主機(jī)吹灰（包括空預(yù)器原冷、熱段吹灰）同時(shí)進(jìn)行。

③如果吹灰器在行進(jìn)過程中發(fā)生卡澀或泄露等情況，可以先關(guān)閉進(jìn)汽手動(dòng)門，再用手動(dòng)或電動(dòng)方式退出吹灰器，防止吹損受熱面。吹灰器設(shè)有急停按鈕，緊急情況下可快速退出吹灰器。

④一個(gè)周期吹灰完畢后，吹灰器自動(dòng)退出運(yùn)行，可根據(jù)空預(yù)器差壓再次投入，空預(yù)器壓差小于1.5kPa時(shí)停止吹灰。

4 結(jié)語

空預(yù)器堵塞會(huì)大幅增加煙風(fēng)道阻力和風(fēng)機(jī)的能耗，嚴(yán)重影響機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。湖南某廠基于溫升法在線處理技術(shù)，采用空預(yù)器自身蓄熱分解空預(yù)器冷端的ABS，并輔助以步進(jìn)式吹灰器，實(shí)現(xiàn)連續(xù)吹灰，能有效防治空預(yù)器堵塞，不僅解決了機(jī)組運(yùn)行安全的問題，而且可大幅降低機(jī)組能耗水平，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益?；跍厣ㄔ诰€處理技術(shù)成本低、投入方便、運(yùn)行簡(jiǎn)單，為充分保障了空預(yù)器的安全可靠運(yùn)行積累了寶貴的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，有較好的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的市場(chǎng)前景。