4×320MW機(jī)組鍋爐空預(yù)器阻塞原因分析及其解決方案

張野，李鵬厚

（徐州/銅山華潤電力有限公司，江蘇 銅山 221100）

華潤電力徐州有限公司（4×320MW）鍋爐是東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司設(shè)計、制造的DG1025/18.2-II12（4）型亞臨界、自然循環(huán)、爐膛、平衡通風(fēng)、燃用貧煤煙煤、固態(tài)排渣、一次中間再熱的鍋爐。近期，我廠四臺鍋爐空預(yù)器均出現(xiàn)不同程度的堵塞現(xiàn)象，空預(yù)器差壓最高達(dá)到2.6kPa?？疹A(yù)器出口溫度提升到200℃，通過熱解后，差壓明顯下降，但維持較短時間后差壓又出現(xiàn)增大。針對此情況，首先，邀請潤電科學(xué)科學(xué)人員進(jìn)行脫硝噴氨均勻性診斷及優(yōu)化噴氨流場，控制氨逃逸率降低NH4HSO3在空預(yù)器冷端的凝結(jié)堆積。其次，在調(diào)停期間對空預(yù)器蓄熱元件進(jìn)行水沖洗，利用NH4HSO3溶于水的特性清除換熱元件附著物，提高通透度。

1 空預(yù)器堵塞原因

燃煤機(jī)組的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)在近幾年的要求越來越低，超低排放成為國內(nèi)燃煤機(jī)組改造及調(diào)整的熱門話題。燃煤機(jī)組NOx超低排放規(guī)定值為50mg/Nm3。在SCR系統(tǒng)脫硝過程中，煙氣再通過SCR催化劑時，二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫。在脫硝過程中，氨的逃逸是避免不了的，因此，在空預(yù)器中很容易堆積生成硫酸氫銨。主要反應(yīng)式如下：

NH3+SO3+H2O=NH4HSO4

2NH3+SO3+H2O=(NH4)2SO4

硫酸氫銨的形成會與NH3濃度的增加而增加，SO3/NH3摩爾比高將促進(jìn)硫酸氫銨的形成。硫酸氫銨會隨著溫度的改變物理形態(tài)也隨之改變。燃煤機(jī)組，煙氣中含有很高的飛灰，硫酸氫銨在147～207℃以液態(tài)形式存在。

2 空預(yù)器阻塞實例分析及解決方案（以4#鍋爐為例）

我廠4#爐SCR脫硝裝置采用2運1備方式布置，SCR入口設(shè)計NOx濃度為500mg/Nm3，出口濃度45mg/Nm3，脫硝效率＞96%。但近期空預(yù)器出現(xiàn)差壓變大情況，A側(cè)空預(yù)器壓差為2.64kPa，B側(cè)空預(yù)器壓差為1.47kPa，比之前的1.19kPa壓差分別提高了1.45kPa和0.3kPa。

SCR出口NOx值A(chǔ)側(cè)儀表檢測結(jié)果為約12mg/Nm3，B側(cè)儀表檢測結(jié)果為約19mg/Nm3左右，而脫硫后煙囪出口測試值為約 44mg/Nm3。

2．1 解決方法一：優(yōu)化噴氨流場

機(jī)組滿負(fù)荷情況下，進(jìn)行噴氨優(yōu)化試驗，并對試驗前后參數(shù)進(jìn)行對比分析，剖析存在的問題并解決（如圖1）。

圖1 優(yōu)化調(diào)整前脫硝出口AB側(cè)煙氣NOx濃度分布圖

根據(jù)摸底試驗所得SCR反應(yīng)器進(jìn)出口斷面的NOx分布結(jié)果，對反應(yīng)器入口豎直煙道上AIG噴氨格柵不同支管的手動閥開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，經(jīng)多次調(diào)整，反應(yīng)器出口斷面的NOx分布均勻性得到明顯改善。在機(jī)組滿負(fù)荷工況下進(jìn)行校核試驗，對AIG手動閥門進(jìn)行微調(diào)，保證反應(yīng)器出口NOx濃度滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下，測試反應(yīng)器出口的NOx濃度分布（如圖2）。

圖2 優(yōu)化調(diào)整后機(jī)組負(fù)荷310工況脫硝出口AB側(cè)煙氣NOx濃度分布圖

（1）SCR反應(yīng)器出口NOx偏差大和流場不均勻，與SCR反應(yīng)器出口的NOx偏差較大。電科院經(jīng)過測量并進(jìn)行調(diào)整，保證反應(yīng)器內(nèi)部流場均勻，減少出口偏差。

（2）由于超低排放環(huán)?？己溯^嚴(yán)，運行調(diào)整將煙筒入口NOx壓的很低，以此導(dǎo)致噴氨量過大，生成的NH4HSO3大量生成，其冷凝液化溫度在150～230℃，且NH4HSO3極易與飛灰黏結(jié)，粘結(jié)在空預(yù)器冷端蓄熱元件上，煙氣通道變小阻塞空預(yù)器，造成空預(yù)器壓差增大。

2．2 解決方法二：空預(yù)器離線高壓沖洗

空預(yù)器離線采用高壓（40MPa以上）清水沖洗，首先，用大流量高壓水將浮灰沖洗干凈，用專用高壓水槍對空預(yù)器蓄熱元件反復(fù)沖洗直至沖洗干凈，打開空預(yù)器清洗的排水系統(tǒng)，蓄熱元件清洗干凈后進(jìn)行預(yù)膜處理以防止蓄熱元件氧化腐蝕，清洗后預(yù)熱器內(nèi)部無銹蝕現(xiàn)象，包括清洗后的換熱原件。清洗后空預(yù)器阻力可接近設(shè)計值，降低排煙溫度2～4℃，熱風(fēng)溫度上升6～10℃，引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)電耗明顯下降。沖洗前后圖如圖3、4。

圖3 沖洗前

圖4 沖洗后

2．3 解決方法三：空預(yù)器在線熱解

首先，關(guān)閉引風(fēng)機(jī)入口聯(lián)絡(luò)擋板，關(guān)閉送風(fēng)機(jī)出口聯(lián)絡(luò)擋板。一次風(fēng)機(jī)不參與調(diào)整，保持兩側(cè)一次風(fēng)機(jī)出力平衡，維持爐膛氧量正常，交替關(guān)小升溫側(cè)送風(fēng)機(jī)動葉，開大另一側(cè)送風(fēng)機(jī)動葉，兩側(cè)送風(fēng)機(jī)電流偏差≤25A。送風(fēng)機(jī)動葉開度不超過95%，監(jiān)視加載側(cè)送風(fēng)機(jī)不超電流，電機(jī)、風(fēng)機(jī)軸承振動、溫度正常。維持爐膛負(fù)壓正常，其次交替開大升溫側(cè)引風(fēng)機(jī)動葉，關(guān)小另一側(cè)引風(fēng)機(jī)動葉，兩側(cè)引風(fēng)機(jī)電流偏差≤150A。升溫側(cè)引風(fēng)機(jī)動葉開度不超過95%。監(jiān)視加載側(cè)引風(fēng)機(jī)不超電流，電機(jī)、風(fēng)機(jī)軸承振動、溫度正常。嚴(yán)格控制升溫側(cè)空預(yù)器出口煙溫溫升率＜5℃/min，達(dá)到150℃時再以1℃/min速率升溫。防止空預(yù)器由于膨脹不均造成卡澀?？刂瓶疹A(yù)器出口溫度在158～159℃，不超過200℃，穩(wěn)定運行2小時。升溫過程中加強對溫升側(cè)空預(yù)器電流監(jiān)視，若空預(yù)器電流波動大，或風(fēng)煙系統(tǒng)參數(shù)異常，應(yīng)立即停止升溫，恢復(fù)原工況運行并就地檢查空預(yù)器運行情況。然后，控制爐膛氧量、負(fù)壓在正常范圍內(nèi)。兩側(cè)空預(yù)器運行工況差別大時，注意監(jiān)視鍋爐壁溫、主再熱汽溫、脫硝系統(tǒng)參數(shù)、煙氣中粉塵、二氧化硫環(huán)保指標(biāo)，防止單側(cè)參數(shù)嚴(yán)重超標(biāo)。控制升溫側(cè)引風(fēng)機(jī)全壓不超過8.5kPa，避免引風(fēng)機(jī)發(fā)生失速?？刂粕郎貍?cè)引風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓盡量不要超過6.0kPa，避免引風(fēng)機(jī)入口風(fēng)道發(fā)生內(nèi)爆。進(jìn)行空預(yù)器熱解硫酸氫銨工作時，以保證機(jī)組安全運行為原則，不允許采用提升暖風(fēng)器溫度、降低磨煤機(jī)出口溫度、五臺制粉系統(tǒng)運行等影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)運行的極端方式控制升溫側(cè)空預(yù)器出口溫度。每半小時記錄一次空預(yù)器出口煙溫、空預(yù)器煙氣側(cè)、一次風(fēng)、二次風(fēng)側(cè)差壓、空預(yù)器電流。

表1

由表1對比數(shù)據(jù)可見，預(yù)器熱解后，有效降低空預(yù)器煙氣側(cè)、二次風(fēng)側(cè)差壓，送、引風(fēng)機(jī)電流下降為47.6A,降低廠用電率0.21%。

3 結(jié)語

為了避免硫酸氫銨導(dǎo)致空預(yù)器堵塞，可以開展如下工作：定期進(jìn)行噴氨優(yōu)化試驗，通過調(diào)整入口門開度，來實現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)流場均勻，降低氨的逃逸率。運行機(jī)組空預(yù)器差壓高后，可以嘗試熱解的方法，短時間可以解決空預(yù)器差壓及引風(fēng)機(jī)電流大的問題。利用調(diào)停期間，對空預(yù)器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)堵塞嚴(yán)重時，聯(lián)系高壓沖洗。運行中加強空預(yù)器吹灰，及時清除附著在空預(yù)器受熱元件的硫酸氫銨與飛灰的混合物。