陳臘民

(大唐華銀株洲發(fā)電有限公司，湖南株洲412005)

310MW機(jī)組脫硝后空預(yù)器在線清洗及防堵塞措施

陳臘民

(大唐華銀株洲發(fā)電有限公司，湖南株洲412005)

某310MW機(jī)組脫硝后空預(yù)器堵塞嚴(yán)重，嚴(yán)重影響機(jī)組運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性，在充分調(diào)研與論證基礎(chǔ)上實(shí)施空預(yù)器在線清洗，解決了運(yùn)行中空預(yù)器嚴(yán)重堵塞問題，并對(duì)空預(yù)器堵塞的防范措施進(jìn)行探討。

脫硝；空預(yù)器；堵塞；在線清洗；防范措施

某公司4號(hào)機(jī)組容量為310MW,鍋爐系東方鍋爐廠制造的DG1025/18.2－Ⅱ14型亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)、雙拱形單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、Π型露天布置、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、尾部雙煙道、燃煤W型火焰爐。2012年機(jī)組A級(jí)檢修中進(jìn)行了脫硝改造,采用選擇性催化還原(SCR)脫硝工藝,反應(yīng)器布置在鍋爐省煤器出口和空預(yù)器之間,在爐后空預(yù)器出口煙道的上方,不設(shè)置煙氣旁路系統(tǒng)；配套脫硝改造對(duì)2臺(tái)空預(yù)器及尾部煙道進(jìn)行了改造,取消了脫硫增壓風(fēng)機(jī),引風(fēng)機(jī)與脫硫增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行了合并,重新對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行了選型。改造后,空預(yù)器出現(xiàn)嚴(yán)重堵塞,空預(yù)器壓差不斷上升,引風(fēng)機(jī)發(fā)生失速,嚴(yán)重影響機(jī)組安全。

1 空預(yù)器堵塞原因分析

1.1 脫硝系統(tǒng)投運(yùn),產(chǎn)生硫酸氫銨

4號(hào)機(jī)組SCR脫硝工藝所用的還原劑氨的制備采用尿素?zé)峤夥?熱解采用高溫一次風(fēng) (BMCR工況300℃,8 kPa),用天然氣燃燒加熱爐將高溫一次風(fēng)加熱到約400～640℃,熱解爐出口的含氨空氣溫度約為320～400℃,再分成2路,經(jīng)渦流混合器噴入反應(yīng)器前的煙道中,與煙氣混合物一起在催化劑的作用下,將以一氧化氮為主的氮氧化物進(jìn)行還原,主要反應(yīng)如下:

在脫硝反應(yīng)的過程中必然有部分氨未能參與反應(yīng),隨煙氣排放,形成氨逃逸；另外SCR催化劑對(duì)二氧化硫氧化產(chǎn)生三氧化硫也起一定的催化作用,鍋爐在燃燒過程中也會(huì)產(chǎn)生部分三氧化硫,逃逸的氨與三氧化硫反應(yīng),生成硫酸氫銨與硫酸銨,反應(yīng)式如下:

在脫銷過程中逃逸的氨在空氣預(yù)熱器中下層處與SO3形成硫酸氫銨,氣態(tài)或顆粒狀液體狀硫酸氫銨會(huì)隨著煙氣流經(jīng)預(yù)熱器,不會(huì)對(duì)空預(yù)器產(chǎn)生影響。然而液態(tài)硫酸氫銨捕捉飛灰能力極強(qiáng),會(huì)與煙氣中的飛灰粒子相結(jié)合,附著于空預(yù)器傳熱元件上,形成融鹽狀的積灰,造成空預(yù)器的腐蝕與堵灰,進(jìn)而影響空預(yù)器的換熱及機(jī)組的正常運(yùn)行。硫酸氫銨的反應(yīng)速率主要與溫度、煙氣中的氨、三氧化硫及水蒸汽濃度有關(guān)。硫酸氫銨的形成是有固定的溫度區(qū)域。空預(yù)器廠家提供的硫酸氫銨形成的溫度為146～232℃ ,該空氣預(yù)熱器硫酸氫銨的傳熱元件區(qū)域?yàn)?81～813mm(從底部算起)。

1.2 排煙溫度降低

4號(hào)機(jī)組2臺(tái)空預(yù)器采取 “整體更換”的原則,由東方鍋爐股份有限公司重新設(shè)計(jì)與制造,型號(hào)LAP10320/2300,三分倉型式,熱段蓄熱元件為碳鋼,高度1 400mm；冷段蓄熱元件為搪瓷元件,高度900mm。加大了傳熱面積與換熱元件的整體高度,保證在環(huán)境溫度20℃時(shí),排煙溫度＜124℃且在夏天 (入口二次風(fēng)溫36℃、一次風(fēng)溫38℃)和實(shí)際煤種工況下,實(shí)測(cè)排煙溫度＜140℃(BMCR工況)。在空預(yù)器冷、熱端的煙氣側(cè)均裝設(shè)蒸汽吹灰器,在冷端煙氣側(cè)還另外設(shè)置半伸縮、高能量、小流量射流蒸汽與高壓水相聯(lián)合的、可在線沖洗的雙介質(zhì)吹灰清洗裝置,吹灰蒸汽采用過熱蒸汽,壓力為1.0～1.57 MPa,溫度為300～350℃,清洗水采用高壓水,高壓水泵壓力為15MPa。

投入運(yùn)行后,排煙溫度大幅降低,冬季雖在運(yùn)行中采取了一些防止排煙溫度過低的措施,但在低負(fù)荷時(shí)段,排煙溫度仍低于100℃。排煙溫度降低在提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性的同時(shí),引起低溫腐蝕,加劇空預(yù)器堵塞。

2 空預(yù)器在線清洗及效果評(píng)估

隨著機(jī)組運(yùn)行,空氣預(yù)熱器換熱元件堵塞情況愈來愈嚴(yán)重,空氣預(yù)熱器壓差不斷上升,一方面使風(fēng)機(jī)電耗明顯增大；另一方面,影響著鍋爐設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行,發(fā)生風(fēng)機(jī)失速,給機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成不利影響。在運(yùn)行中采取提高吹灰蒸汽壓力、增加吹灰的次數(shù)及延長(zhǎng)吹灰的時(shí)間,控制氨逃逸量、限定排煙溫度底限等防控堵塞措施,并利用空預(yù)器配套安裝的高壓水系統(tǒng)進(jìn)行清洗,但收效甚微。

2.1 空預(yù)器在線清洗的實(shí)施

經(jīng)調(diào)研論證后,決定實(shí)施空預(yù)器在線清洗,即退出清洗的空預(yù)器運(yùn)行,采取高壓水沖洗與低壓水清洗相結(jié)合的方式進(jìn)行空預(yù)器的單側(cè)清洗。

1)安裝外置高壓沖洗水設(shè)備以及清洗用的低壓水管路,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采用消防水。

2)1號(hào)空預(yù)器退出運(yùn)行。機(jī)組降負(fù)荷至150 MW,退出1號(hào)煙氣側(cè)脫硝系統(tǒng),關(guān)閉1號(hào)空預(yù)器后一次風(fēng)擋板,停止1號(hào)一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行；關(guān)閉布袋除塵1號(hào)和2號(hào)倉室進(jìn)口電動(dòng)擋板門,停運(yùn)1號(hào)引風(fēng)機(jī),利用1號(hào)送風(fēng)機(jī)對(duì)1號(hào)空預(yù)器進(jìn)行冷卻,空預(yù)器溫度下降至120℃以下,停止1號(hào)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行。

3)沖洗準(zhǔn)備。打開1號(hào)空預(yù)器放灰手孔門,放空灰斗內(nèi)積灰,調(diào)試高壓沖洗水設(shè)備。

4)在線沖洗。高壓泵出口壓力維持30 MPa,在冷端手動(dòng)盤動(dòng)空預(yù)器,用高壓水對(duì)空預(yù)逐個(gè)倉格進(jìn)行沖洗,清洗完一遍后,投入空預(yù)器電動(dòng)運(yùn)行,在熱端用消防水沖洗,如此循環(huán)3次。

5)系統(tǒng)恢復(fù)。1號(hào)空預(yù)器沖洗結(jié)束,先進(jìn)行空預(yù)器烘干,就地開啟1號(hào)空預(yù)器出口二次風(fēng)擋板,注意控制空預(yù)器溫升,1號(hào)空預(yù)器煙溫達(dá)到120℃,開啟布袋除塵1號(hào),2號(hào)倉室進(jìn)口擋板,啟動(dòng)1號(hào)送風(fēng)機(jī),同時(shí)開啟1號(hào)空預(yù)器進(jìn)口煙氣擋板,啟動(dòng)1號(hào)引風(fēng)機(jī),調(diào)整2臺(tái)引、送風(fēng)機(jī)出力,啟動(dòng)1號(hào)一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行,開啟1號(hào)空預(yù)器后熱一次風(fēng)擋板。

6)1號(hào)空預(yù)器運(yùn)行正常后,再進(jìn)行2號(hào)空預(yù)器清洗。

2.2 沖洗后的效果評(píng)估

實(shí)施清洗后空預(yù)器壓差大幅下降 (見表1),機(jī)組平均負(fù)荷207 MW,1號(hào)和2號(hào)空預(yù)器煙氣側(cè)差壓平均下降分別為780 Pa,888 Pa,1號(hào)和2號(hào)引風(fēng)機(jī)電流分別平均下降15 A,19 A,一次風(fēng)機(jī)與送風(fēng)機(jī)機(jī)電流同比均有不同程度下降。

通過空預(yù)器清洗取得了顯著的效果:1)空預(yù)器壓差大幅下降,降低了風(fēng)機(jī)的電流,節(jié)能效果顯著。2)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況得到了改善,確保風(fēng)機(jī)安全可靠運(yùn)行。3)避免了停機(jī),保持了機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行。

3 防范空預(yù)器堵塞的措施

1)降低氨逃逸。煙氣流場(chǎng)分布、噴嘴堵塞、噴氨量與氮氧化物摩爾比的匹配、SCR脫硝裝置運(yùn)行溫度等均影響氨逃逸,因此應(yīng)從設(shè)計(jì)、檢修、運(yùn)行、自動(dòng)控制、測(cè)量?jī)x表誤差控制等方面著手,使脫硝系統(tǒng)處理最佳運(yùn)行狀態(tài)。

2)嚴(yán)格控制鍋爐排煙溫度?；謴?fù)4號(hào)機(jī)組送風(fēng)機(jī)熱風(fēng)再循環(huán),增設(shè)一次再循環(huán),仍不能提高到目標(biāo)溫度時(shí),增設(shè)暖風(fēng)器,冬季環(huán)境溫度低時(shí)控制入爐煤的含硫量,加強(qiáng)運(yùn)行調(diào)整,嚴(yán)格控制排煙溫度底限。

3)運(yùn)行中提高吹灰頻率,延長(zhǎng)吹灰時(shí)間,適當(dāng)提高吹灰蒸汽壓力。

4)對(duì)現(xiàn)有雙介質(zhì)吹灰器進(jìn)行改造,增加壓力流量,并對(duì)吹灰方式進(jìn)行探索。

5)增設(shè)其它型式吹灰裝置,如增加高頻聲波吹灰器、激波吹灰器。

6)對(duì)空預(yù)器入口、除塵器入口擋板門進(jìn)行檢修,確保能關(guān)閉嚴(yán)密,以便進(jìn)行運(yùn)行中退半邊清洗。

4 結(jié)論

1)4號(hào)機(jī)組脫硝及其配套工程改造后,排煙溫度過低、氨逃逸產(chǎn)生硫酸氫銨導(dǎo)致了空預(yù)器冷段的嚴(yán)重堵塞,造成引風(fēng)機(jī)失速,嚴(yán)重影響機(jī)組安全、穩(wěn)經(jīng)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2)通過在不停爐情況下,降負(fù)荷對(duì)空預(yù)器進(jìn)行單側(cè)清洗,使堵灰問題基本解決,空預(yù)器壓差與風(fēng)機(jī)電流大幅降低。

3)從運(yùn)行、檢修、技改等方面提出了防止或改善空預(yù)器堵塞的技術(shù)措施。

〔1〕馬雙忱,金鑫,孫云雪,等.SCR煙氣脫硝過程硫酸氫銨的生成機(jī)理與控制 〔J〕.熱力發(fā)電,2010,39(8):12-16.

〔2〕張志強(qiáng),宋國升,陳崇明,等.某電廠600 MW機(jī)組SCR脫硝過程氨逃逸原因分析 〔J〕.發(fā)電技術(shù),2012,33(6): 67-70.

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〔4〕南京龍?jiān)喘h(huán)保有限公司.大唐華銀株洲發(fā)電有限公司4號(hào)機(jī)組煙氣脫硝裝置運(yùn)行手冊(cè) 〔M〕.2012.

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Online cleaning and preventing congestion measures of air preheater after denitration for 310MW unit

CHEN La-min
(Datang Huaying Zhuzhou Power Generation Co.,Ltd,Zhuzhou 412005,China)

A certain air preheater of310MW unitwas seriously clogged after denitration which influenced security and economy of unit operation seriously.On the basis of thorough investigation and argumentation,the online cleaning of air preheater was conducted,and the serious congestion problem in the unit operation was solved,and the preventive measures about air preheater clogging are discussed in this paper.

denitration；air preheater；congestion；online cleaning；preventivemeasure

X773

B

1008-0198(2014)01-0033-03

陳臘民(1969),男,漢族,碩士研究生,湖南邵東人,高級(jí)工程師,主要從事火力發(fā)電機(jī)組檢修管理工作。

10.3969/j.issn.1008-0198.2014.01.010

2013-03-28 改回日期:2013-12-24