淺析火電廠火電廠空氣預(yù)熱器堵塞原因及對(duì)策分析

申路寧 賈凱麗

摘 要：電廠鍋爐脫硝系統(tǒng)投運(yùn)后，空氣預(yù)熱器發(fā)生了嚴(yán)重堵塞。文中針對(duì)氨逃逸量大、吹灰方式不合理及冷端綜合溫度低等主要原因進(jìn)行深入分析，并通過(guò)優(yōu)化脫硝運(yùn)行、改變空預(yù)器吹灰方式及提高冷端綜合溫度等手段，使得該問(wèn)題得到成功解決，確保了鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：脫硝系統(tǒng)；空氣預(yù)熱器；堵塞；原因；措施

電廠600MW亞臨界W型火焰鍋爐設(shè)計(jì)煤種為高硫無(wú)煙煤，為滿足NOx環(huán)保排放要求，2013年在機(jī)組A修過(guò)程中，對(duì)1號(hào)鍋爐實(shí)施了脫硝改造，在鍋爐尾部煙道空氣預(yù)熱器前加裝了脫硝系統(tǒng)，同時(shí)，為防止空氣預(yù)熱器冷端腐蝕，對(duì)空氣預(yù)熱器冷端換熱波紋板進(jìn)行了防腐蝕的搪瓷材料改造。

脫硝系統(tǒng)投運(yùn)半個(gè)月后，即出現(xiàn)了空氣預(yù)熱器嚴(yán)重堵塞，造成高負(fù)荷期間空氣預(yù)熱器進(jìn)出口差壓周期性大幅波動(dòng)和引送風(fēng)機(jī)頻繁失速，機(jī)組無(wú)法接帶滿負(fù)荷，而且嚴(yán)重影響了鍋爐燃燒的穩(wěn)定性。

1脫硝系統(tǒng)和空氣預(yù)熱系統(tǒng)介紹

電廠脫硝系統(tǒng)采用選擇性催化還原法（SCR）的脫硝裝置，鍋爐最大工況下脫硝設(shè)計(jì)效

率大于85%。還原劑為液氨，液氨先在氨區(qū)蒸發(fā)成0.2MPa左右的氨氣，再進(jìn)入鍋爐省煤器出口的噴氨格柵，通過(guò)稀釋風(fēng)機(jī)噴入煙道與煙氣混合，然后經(jīng)過(guò)催化劑，NOx與被吸附的NH3反應(yīng)完成脫硝反應(yīng)。每臺(tái)鍋爐配置2臺(tái)東方鍋爐空氣預(yù)熱器分公司提供的三分倉(cāng)容克式空氣預(yù)熱器，冷熱端各設(shè)置1臺(tái)蒸汽吹灰器〔1〕。在機(jī)組A修過(guò)程中，對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)行了冷端吹灰器和換熱元件改造，將原來(lái)的單介質(zhì)蒸汽吹灰器更換為雙介質(zhì)（高壓水、蒸汽）脫硝專用吹灰器，以便于空氣預(yù)熱器冷端的高壓水沖洗。換熱元件改造主要是將原有冷端蓄熱元件改為950mm的搪瓷換熱元件，讓硫酸氫氨易沉積的溫度區(qū)設(shè)計(jì)在冷段傳熱元件區(qū)，以盡量降低硫酸氫氨的堵塞程度；冷段采用了大波紋版型換熱元件，以增大煙氣流通截面。改造后的蓄熱元件為800mm+800mm+950mm的3層結(jié)構(gòu)。

2空氣預(yù)熱器堵塞對(duì)運(yùn)行造成的影響

1號(hào)機(jī)組A修后運(yùn)行約半個(gè)月，空氣預(yù)熱器發(fā)生了較嚴(yán)重的堵塞，前后煙氣壓差，一、二次風(fēng)壓和鍋爐風(fēng)箱壓差等均出現(xiàn)大幅波動(dòng)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了機(jī)組的帶負(fù)荷能力與鍋爐燃燒穩(wěn)定性。空氣預(yù)熱器每運(yùn)行一周（轉(zhuǎn)速為1r/min），進(jìn)出口二次風(fēng)壓差波動(dòng)幅度達(dá)1.0kPa，爐膛風(fēng)箱壓在0.48～0.82kPa間波動(dòng)，波動(dòng)幅度達(dá)到0.4kPa，一次風(fēng)壓波波動(dòng)達(dá)0.3kPa，造成送引風(fēng)機(jī)運(yùn)行中周期性失速，鍋爐氧量不足，機(jī)組帶高負(fù)荷時(shí)氧量低，鍋爐結(jié)焦嚴(yán)重。同時(shí)，因一、二次風(fēng)壓波動(dòng)較大，鍋爐燃燒不穩(wěn)。

3空氣預(yù)熱器堵塞原因分析

3.1噴氨量過(guò)大

脫硝系統(tǒng)投運(yùn)后，噴氨系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整品質(zhì)差，氨逃逸量表顯示不準(zhǔn)，而運(yùn)行人員缺乏經(jīng)驗(yàn)，造成過(guò)量液氨噴入煙道，氨逃逸量嚴(yán)重超標(biāo)，在空氣預(yù)熱器換熱面上大量產(chǎn)生硫酸氫氨〔2〕，導(dǎo)致冷端堵灰嚴(yán)重，同時(shí)，NOx排放濃度很低，最低時(shí)只有15mg/Nm3，大大低于合格標(biāo)準(zhǔn)（200mg/Nm3）。

3.2吹灰器運(yùn)行不滿足要求

雖然空氣預(yù)熱器冷端吹灰器已更換為雙介質(zhì)吹灰器，但仍不滿足吹灰要求。吹灰器運(yùn)行初期，未能按設(shè)計(jì)的吹灰方式進(jìn)行吹灰，而且吹灰壓力比額定壓力低0.2MPa，吹灰效果達(dá)不到要求。且吹灰方式仍按原來(lái)每班吹灰2次的頻率進(jìn)行，沒(méi)有根據(jù)空氣預(yù)熱器的壓差進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，當(dāng)發(fā)現(xiàn)空氣預(yù)熱器明顯堵塞后，再改為連續(xù)吹灰也難以疏通〔3〕。

3.3空氣預(yù)熱器冷端綜合溫度低

入爐煤含硫長(zhǎng)期平均值在4%左右，對(duì)應(yīng)的空氣預(yù)熱器冷端綜合溫度理論值應(yīng)該控制在190℃以上，進(jìn)行降低排煙溫度提高鍋爐效率的改造后，空氣預(yù)熱器的出口煙溫平均只有120℃左右，即使開(kāi)啟熱風(fēng)再循，空氣預(yù)熱器入口二次風(fēng)溫也只能提高至40℃，冷端綜合溫度也只有160℃左右，仍然達(dá)不到設(shè)計(jì)冷端綜合溫度要求，因而加劇了空氣預(yù)熱器冷端的堵塞。

4空氣預(yù)熱器防堵塞措施

4.1脫硝系統(tǒng)指標(biāo)控制與優(yōu)化

1）硝排放指標(biāo)控制在100mg/Nm3以上，防止因排放指標(biāo)過(guò)低造成過(guò)量噴氨，最終導(dǎo)致氨逃逸量增加。

2）對(duì)脫硝系統(tǒng)出口的氨逃逸率表進(jìn)行校驗(yàn)，確保顯示值的準(zhǔn)確性，同時(shí)，合理控制噴氨量，嚴(yán)格將氨逃逸率控制在1.5×10-6以內(nèi)（設(shè)計(jì)值為3×10-6）〔4〕，減少氨逃逸量。

3）對(duì)噴氨調(diào)節(jié)自動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，確保噴氨調(diào)節(jié)穩(wěn)定，運(yùn)行曲線平穩(wěn)。

4）根據(jù)脫硝系統(tǒng)煙道流場(chǎng)速度分布，對(duì)脫硝系統(tǒng)噴氨手動(dòng)門(mén)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，保證煙道橫向噴氨比例與流場(chǎng)的煙氣量相匹配，防止煙道局部噴氨超標(biāo)或過(guò)少。

4.2吹灰系統(tǒng)治理

1）進(jìn)行空氣預(yù)熱器冷端吹灰器槍頭壓力校驗(yàn)，嚴(yán)格按額定壓力1.5MPa的要求進(jìn)行調(diào)整，確?？疹A(yù)器冷端吹灰效果。

2）優(yōu)化空氣預(yù)熱器吹灰器運(yùn)行周期。機(jī)組在400MW負(fù)荷以上，因鍋爐通風(fēng)量大，空氣預(yù)熱器積灰現(xiàn)象相對(duì)較少，空氣預(yù)熱器采取每班2次的定期吹灰方式；機(jī)組負(fù)荷400MW負(fù)荷以下，通風(fēng)量較小時(shí)，積灰加重，則采用連續(xù)吹灰方式〔5〕；同時(shí)，空氣預(yù)熱器連續(xù)吹灰期間，冷端與熱端吹灰器的吹灰循環(huán)方式為冷端吹5次后熱端再吹1次。

3）對(duì)冷端吹灰器進(jìn)退步序進(jìn)行優(yōu)化，將原進(jìn)到位再間斷退出的程序，改為間斷進(jìn)與間斷退程序，且進(jìn)退暫停點(diǎn)不重疊，以確保吹灰器的吹灰范圍覆蓋整個(gè)換熱面。

4）嚴(yán)密監(jiān)視空氣預(yù)熱器進(jìn)出口壓差，當(dāng)空氣預(yù)熱器進(jìn)出口壓差超過(guò)2.0kPa，無(wú)論機(jī)組負(fù)荷大小，空氣預(yù)熱器冷端吹灰均改為連續(xù)吹灰，直至壓差降至2.0kPa以下后再改為正常吹灰方式。

4.3提高空氣預(yù)熱器冷端綜合溫度

1）減少鍋爐受熱面吹灰頻次。主要是將鍋爐爐膛吹灰器的吹灰方式由原1天1次，改為每5天1次，其它受熱面吹灰由每天1次改為每2天1次，這樣就可在確保鍋爐參數(shù)正常情況下，冷端綜合溫度在不吹灰時(shí)能提高約10℃。

2）開(kāi)啟鍋爐送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)熱再循環(huán)，提高空氣預(yù)熱器入口一、二次風(fēng)溫，以最終提高冷端綜合溫度。

4.4停爐沖洗

利用機(jī)組停運(yùn)機(jī)會(huì)，用專用高壓水沖洗系統(tǒng)（沖洗壓力達(dá)20MPa），對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)行徹底水沖洗，清除積灰，疏通堵塞的空預(yù)器傳熱元件，確保開(kāi)機(jī)后空氣預(yù)熱器后期的運(yùn)行穩(wěn)定。

5空氣預(yù)熱器防堵整治效果

通過(guò)采取高壓水沖洗、控制脫硝排放、調(diào)整吹灰、提高冷端綜合溫度等措施，空氣預(yù)熱器堵塞問(wèn)題大為緩解。2014年1月重新啟動(dòng)后，空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)進(jìn)出口差壓一般保持在1.0kPa范圍內(nèi)，空氣預(yù)熱器出口一、二次風(fēng)壓、爐膛負(fù)壓等參數(shù)平穩(wěn)，再未出現(xiàn)因空氣預(yù)熱器堵塞而產(chǎn)生的大幅度波動(dòng)現(xiàn)象，大大提高了鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)

[1]東方鍋爐股份有限公司.空氣預(yù)熱器改造說(shuō)明書(shū)〔S〕.2013.

[2]彭祖輝.江蘇省燃煤機(jī)組脫硝裝置運(yùn)行現(xiàn)狀分析〔J〕.江蘇電機(jī)工程，2013（6）：77-80.

[3]盧順新，戴榮，楊義軍，等.600MW鍋爐空預(yù)器積灰堵塞原因〔J〕.湖南電力，2012，32（2）：47-49，52.

[4]趙翀.某火電廠選擇性催化還原煙氣脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行研究〔D〕.南昌：南昌大學(xué)，2013.

[5]高革臣.鍋爐空氣預(yù)熱器堵塞原因分析及解決方案〔J〕.科技創(chuàng)新導(dǎo)板，2011（18）：92.

（作者單位：山西省朔州市中北大學(xué)）