關(guān)于火力發(fā)電廠空預(yù)器堵塞預(yù)防的研究

國能寧夏大壩三期發(fā)電有限公司 張 森

某火力發(fā)電廠DG2070/17.5-Π6型鍋爐由東方鍋爐股份有限公司制造，亞臨界、自然循環(huán)、前后墻對沖燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架的Π型汽包鍋爐?？諝忸A(yù)熱器采用東方鍋爐廠三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，單臺空氣預(yù)熱器能夠滿足60%BMCR負(fù)荷，脫硝改造后蓄熱原件高度由原高、中、低溫段共計1900mm改型為高、低溫段共計2000mm，且低溫段蓄熱元件采用靜電干法噴涂搪瓷工藝。

鍋爐燃燒器為內(nèi)濃外淡型低NOx中心給粉旋流煤粉燃燒器，布置于爐膛前后墻水冷壁上，分成上、中、下三層，每層各5只、總共30只。在最上層燃燒器上面布置有燃燼風(fēng)噴口，前后墻各兩層，每層各5只、總共20只。在A層燃燒器內(nèi)還布置有等離子點火裝置，其他各層燃燒器內(nèi)布置點火油槍、高能點火器等設(shè)備。

脫硝系統(tǒng)采用液氨制備脫硝還原劑，“高含塵布置方式”的選擇性催化還原法（SCR）脫硝裝置。在試驗煤種、鍋爐BMCR工況、處理100%煙氣量條件下脫硝總效率大于80%。SCR部分的催化劑層按3層方案進(jìn)行設(shè)計，在一定溫度下使煙氣中的NOx與注入的氨氣混合后發(fā)生還原反應(yīng)，生成氮?dú)夂退?，從而降低NOx的排放量，減少煙氣對環(huán)境的污染。其中SCR反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)如下：

反應(yīng)式(1)、(2)主要在催化劑表面進(jìn)行,催化劑的外表面積和微孔特性很大程度上決定了催化劑的反應(yīng)活性，而反應(yīng)式（5）、（6）中形成的NH4HSO4和(NH4)2SO4很容易對附著在催化劑表面引起污染和積灰，造成催化劑微孔和通道堵塞以及空氣預(yù)熱器的污堵[1]。

1 相關(guān)控制

1.1 入爐煤的控制

電廠設(shè)計煤種為煙煤，收到基低位發(fā)熱值為19.70MJ/kg，收到基全水分為20.1%，收到基灰分為11.19%，干燥無灰基揮發(fā)分為32.58%，收到基硫分為0.48%，但由于煤質(zhì)受市場因素的影響頗大，一味的追求燃煤達(dá)到設(shè)計值并不現(xiàn)實，應(yīng)在確保公司效益最大化的情況下合理摻配煤，結(jié)合設(shè)備實際情況，入爐煤控制應(yīng)遵循以下原則：

硫分的控制。摻燒高硫分煤種造成硫酸氫銨生成量大幅增加，加之目前靈活性調(diào)峰已成為火力發(fā)電廠必須具備的能力，低負(fù)荷期間排煙溫度低，空預(yù)器差壓上升速率明顯加快，故參與深調(diào)的煤倉必須配備硫分＜1.2%的燃煤；發(fā)分的控制。燃煤揮發(fā)分過低，會造成主燃燒區(qū)域還原性氣氛大幅下降，從而造成脫硝入口氮氧化物大幅上升，脫硝效率大幅上升，脫硝入口NOx上升約350mg/m3，造成液氨消耗量成倍增加，空預(yù)器差壓在4天之內(nèi)上升了約200Pa，故燃煤揮發(fā)分應(yīng)≮35%。

1.2 鍋爐氧量以及配風(fēng)方式的控制

低氮燃燒器改造后，空氣分級燃燒雖能有效較低NOx的生成，但相應(yīng)也抬高了鍋爐火焰中心，而由于鍋爐設(shè)計偏低，過量空氣系數(shù)過低的時候存在受熱面金屬壁溫偏高的問題，故在運(yùn)行調(diào)整過程中氧量控制偏高，故優(yōu)化了鍋爐配風(fēng)方式，結(jié)合高負(fù)荷時主燃區(qū)缺氧問題及低負(fù)荷時空預(yù)器易堵塞的問題，采取了低負(fù)荷時開啟燃盡風(fēng)來控制脫硝入口NOx不超350mg/m3，高負(fù)荷時將燃盡風(fēng)關(guān)至最小開度降低火焰中心，同時也有利用降低鍋爐氧量及排煙溫度，目前觀察運(yùn)行情況較為穩(wěn)定[2]。

圖1 摻燒高硫煤后空預(yù)器差壓的上漲情況

正常運(yùn)行中，備用磨煤機(jī)二次風(fēng)擋板保持10%冷卻風(fēng)開度，嚴(yán)禁隨意開大，造成大量無效風(fēng)進(jìn)入爐膛，運(yùn)行磨煤機(jī)二次風(fēng)擋板投自動運(yùn)行方式，根據(jù)煤量自動調(diào)整。低負(fù)荷段5號爐前后墻四層燃盡風(fēng)擋板保持50%開度，6號爐前墻兩層燃盡風(fēng)擋板保持50%開度，后墻兩層燃盡風(fēng)擋板保持10%冷卻風(fēng)開度，隨著負(fù)荷上升自動關(guān)閉。

1.3 冷端綜合溫度的控制

硫酸氫銨在高溫處于氣態(tài)、在低溫時變?yōu)楣虘B(tài)，但在中間溫度（146～207℃）處于液態(tài)，空預(yù)器煙氣進(jìn)口溫度范圍為310～380℃，出口溫度范圍為110～150℃，中間煙氣溫度正好處于硫酸氫銨液態(tài)溫度范圍，在空預(yù)器中充當(dāng)了灰粘結(jié)劑的作用，故如何正確控制空預(yù)器冷端綜合溫度顯得尤為重要；冬季要及時投入空預(yù)器暖風(fēng)器，控制送風(fēng)溫度≮20℃的情況下盡量提高冷端綜合溫度，能夠有效緩解空預(yù)器堵塞速率；還可以通過調(diào)節(jié)煙氣旁路擋板開度輔助提高排煙溫度，對于緩解空預(yù)器堵塞也能起到正向的作用，但是需注意避免脫硝入口煙溫超催化劑的設(shè)計溫度。

2 噴氨優(yōu)化調(diào)整

對于前后墻對沖燃燒的鍋爐，很難做到煙氣流場均勻，雖然脫硝入口加裝有導(dǎo)流板，但并不能解決煙氣流場不均勻的問題，如果供氨分配不進(jìn)行調(diào)整的話，勢必存在局部噴氨過量的問題，也增加了硫酸氫銨的生成量，故必須定期進(jìn)行噴氨優(yōu)化調(diào)整，利用網(wǎng)格法分析煙氣中的NOx與O2濃度，可獲得煙道截面的NOx濃度分布，求得反應(yīng)器出口的NOx濃度的算術(shù)平均值計算偏差，從而進(jìn)行調(diào)整，使NOx濃度分布相對標(biāo)準(zhǔn)偏差值≯20%，見圖2。取調(diào)整前后液氨消耗量進(jìn)行對比，液氨消耗量由51.42噸/億kWh下降至43.99t/億kWh，試驗效果明顯。

圖2 噴氨優(yōu)化調(diào)整前后脫硝出口NOx分布變化情況

3 其它方面

可通脫嚴(yán)控NOx下限運(yùn)行值，持續(xù)進(jìn)行NOx調(diào)整值際競賽，獎罰并重，避免大量噴氨，堅持定期進(jìn)行噴氨優(yōu)化試驗，緩解因煙氣流場不均造成局部噴氨過量的問題；燃煤灰分過高堵塞空預(yù)器，蒸汽吹灰器吹灰?guī)⒋祷覊毫Σ蛔?、吹灰器磨損等原因造成吹灰效果不佳，必須保證吹灰蒸汽的過熱度以及吹灰效果；省煤器系統(tǒng)輸灰不暢，造成大量積灰或焦粒帶入后部設(shè)備，造成SCR催化劑及空預(yù)器運(yùn)行壓力大幅度上升，需加強(qiáng)省煤器輸灰系統(tǒng)堵塞治理，尤其檢修期間應(yīng)徹底清理斜坡段積渣，避免機(jī)組啟動后頻繁堵塞倉泵。

低負(fù)荷區(qū)間運(yùn)行時間過長，空預(yù)器冷端綜合溫度低造成空預(yù)器堵塞加劇，積極與調(diào)度溝通，避免低負(fù)荷區(qū)間長期運(yùn)行；冷態(tài)沖洗不充分、沖洗后干燥不充分、風(fēng)煙道積存的雜物或者積灰未清理造成二次污染等原因造成的空預(yù)器差壓上升，嚴(yán)格空預(yù)器冷態(tài)沖洗驗收，正確進(jìn)行干燥，及時清理風(fēng)煙道積存的雜物積灰，避免二次污染；鍋爐暖風(fēng)器泄漏也會造成空預(yù)器差壓不正常上升，故在檢修期間應(yīng)對暖風(fēng)器進(jìn)行打壓查漏，同時若發(fā)現(xiàn)存在泄漏情況應(yīng)第一時間隔離，避免汽水進(jìn)入空預(yù)器內(nèi)部。

綜上，控制空預(yù)器差壓應(yīng)盡量從源頭上減少硫酸氫銨的生成量入手，在線沖洗以及升溫氣化等操作均屬于飲鴆止渴，不利用設(shè)備長周期運(yùn)行，必須從合理配煤、燃燒調(diào)整、冷端綜合溫度、噴氨優(yōu)化等方面過工作。