630 MW機(jī)組脫硝改造后空預(yù)器差壓大問題分析

金其森，殷志龍

（江蘇國信揚(yáng)州發(fā)電有限責(zé)任公司，江蘇揚(yáng)州225131）

630 MW機(jī)組脫硝改造后空預(yù)器差壓大問題分析

金其森，殷志龍

（江蘇國信揚(yáng)州發(fā)電有限責(zé)任公司，江蘇揚(yáng)州225131）

介紹了國信揚(yáng)州630 MW機(jī)組脫硝改造后鍋爐空氣預(yù)熱器（簡(jiǎn)稱空預(yù)器）差壓大的原因，通過空預(yù)器幾次沖洗過程分析，證明熱態(tài)高壓水沖洗是清除硫酸氫銨積灰，解決空預(yù)器堵灰的有效手段。提出冬季提高空預(yù)器冷端溫度，控制氨逃逸率，定期進(jìn)行空預(yù)器高負(fù)荷在線高壓水沖洗等建議，為保障空預(yù)器安全運(yùn)行提供參考。

空預(yù)器差壓；硫酸氫銨；積灰；措施

隨著國家對(duì)環(huán)保要求的提高，各電廠在近幾年均對(duì)燃煤機(jī)組進(jìn)行了脫銷改造，增加脫硝系統(tǒng)無疑改變了空氣預(yù)熱器（簡(jiǎn)稱空預(yù)器）的運(yùn)行工況，但易造成空預(yù)器的堵灰、腐蝕，甚至?xí)绊懻麄€(gè)鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。江蘇國信揚(yáng)州發(fā)電有限責(zé)任公司630 MW 1號(hào)機(jī)組于2012年4月大修期間，在鍋爐尾部省煤器至空預(yù)器之間的煙道中增加了脫硝系統(tǒng)，機(jī)組運(yùn)行半年來，空預(yù)器差壓逐漸增大發(fā)生了堵灰現(xiàn)象。針對(duì)空預(yù)熱器在運(yùn)行中存在的問題，文中就其中原因作出簡(jiǎn)要的分析，并提出了幾點(diǎn)預(yù)防措施以供參考。

1　鍋爐設(shè)備概況及空預(yù)器改造情況

1.1鍋爐設(shè)備概況

該公司一期2×630 MW機(jī)組鍋爐為美國BABCOCK&WILCOX公司生產(chǎn)，一次再熱，自然循環(huán)，平衡通風(fēng)，單汽包，半露天，固態(tài)排渣煤粉爐。鍋爐采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)，前后墻對(duì)沖燃燒方式，EI-XCL型低NOx煤粉燃燒器，配置6臺(tái)MPS-89G型磨煤機(jī)?？疹A(yù)器采用2臺(tái)美國ABB公司三分倉轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)再生式空預(yù)器。

1.2空預(yù)器改造情況

增加脫硝系統(tǒng)后，煙氣流經(jīng)脫硝系統(tǒng)產(chǎn)生的硫酸氫銨對(duì)空預(yù)器傳熱元件造成腐蝕、堵灰等，進(jìn)而影響空預(yù)器的換熱及機(jī)組的正常運(yùn)行。另外脫硝裝置使煙氣系統(tǒng)的阻力增加，空預(yù)器入口負(fù)壓隨之增加0.5～1.0 kPa，空預(yù)器熱端壓差（一次風(fēng)與煙氣壓差、二次風(fēng)與煙氣壓差）也相應(yīng)增加0.5～1.0 kPa，空預(yù)器漏風(fēng)率在原有基礎(chǔ)上增加10%左右?，F(xiàn)有的空預(yù)器漏風(fēng)控制系統(tǒng)（LCS）密封系統(tǒng)已普遍老化，間隙監(jiān)測(cè)裝置時(shí)有故障發(fā)生，造成空預(yù)器漏風(fēng)率偏大，因此在脫硝改造的同時(shí)對(duì)空預(yù)器也作了相應(yīng)的改造。空預(yù)器改造內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面。

（1）空預(yù)器1A、1B傳熱元件全部更換。冷端傳熱元件改造更換為搪瓷材料元件，提高抗低溫腐蝕性能，同時(shí)將原冷端元件抽取方式由側(cè)抽改為垂直抽取，增加轉(zhuǎn)子熱端環(huán)向隔板。

（2）空預(yù)器1A、1B吹灰器改造。將原有空預(yù)器吹灰器拆除后，在冷端和熱端各布置1臺(tái)吹灰器，其中冷端吹灰器為蒸汽和高壓水雙管路吹灰器。

（3）空預(yù)器1A、1B吹灰汽源管路改造。在1號(hào)爐爐頂熱再母管上開孔，接一路鍋爐吹灰汽源母管至空預(yù)器吹灰器。

（4）在空預(yù)器1A二次風(fēng)進(jìn)口擋板門東側(cè)安裝布置空預(yù)器高壓沖洗水泵，高壓沖洗水泵的進(jìn)水管道接口從鍋爐房東側(cè)工業(yè)水母管接入，水泵出口管路通往空預(yù)器冷端吹灰器。

（5）更換空預(yù)器1A、1B所有密封片，其中冷端和熱端徑向密封片更換為柔性接觸式密封，扇形板改造為固定式，原有LCS調(diào)節(jié)裝置退出運(yùn)行。同時(shí)，對(duì)空預(yù)器殼體磨損漏風(fēng)的部位補(bǔ)焊修復(fù)，降低漏風(fēng)率。

2　空預(yù)器堵灰情況及原因

2.1空預(yù)器堵灰情況

2013年1月1日前1號(hào)爐空預(yù)器差壓一直相對(duì)穩(wěn)定，滿負(fù)荷基本穩(wěn)定在0.8 kPa左右。1月1日后機(jī)組負(fù)荷和環(huán)境溫度都較低，空預(yù)器差壓上升至1.5 kPa滿量程，在保證中層2臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，優(yōu)先保留上層磨煤機(jī)運(yùn)行，負(fù)荷穩(wěn)定在500 MW相對(duì)高負(fù)荷運(yùn)行，以提高空預(yù)器冷端溫度、空預(yù)器吹灰投循環(huán)方式、燃用低水、低硫、高熱值煤，在確保煙囪入口NOx合格的前提下盡可能少噴氨等措施，空預(yù)器差壓基本穩(wěn)定在1.5 kPa，但未見好轉(zhuǎn)跡象。如表1所示。

2.2空預(yù)器堵灰原因分析

2.2.1脫硝使煙氣中SO2的轉(zhuǎn)化率增加

脫硝催化劑中的活性成分V2O5在催化降解NOx過程中，也會(huì)對(duì)SO2的氧化起一定催化作用，V2O5含量越高，脫硝效率越高，SO2轉(zhuǎn)化率也越高，煙氣酸露點(diǎn)溫度隨之升高，空預(yù)器的酸腐蝕和堵灰風(fēng)險(xiǎn)就越大。

表1　空預(yù)器差壓比較

2.2.2氨逃逸率超標(biāo)

選擇性催化劑還原（SCR）脫硝系統(tǒng)中的逃逸氨（NH3）與煙氣中的SO3及水蒸汽生成硫酸氫銨，在一定溫度范圍內(nèi)呈液態(tài)的硫酸氫銨中度酸性且具有很大的黏性，易沉積在空預(yù)器的換熱元件表面上并吸捕煙氣中的飛灰物，加劇換熱元件的堵灰，而這一溫度段正好在空預(yù)器的中低溫段。研究發(fā)現(xiàn)逃逸NH3為1～2 μL/L時(shí)堵塞程度較輕，逃逸NH3為3 μL/L時(shí)堵塞程度嚴(yán)重。

2.2.3空預(yù)器煙氣入口流場(chǎng)分布變化

SCR煙氣脫硝系統(tǒng)通常會(huì)導(dǎo)致空預(yù)器煙氣入口流場(chǎng)分布發(fā)生不同程度的變化，由此影響空預(yù)器的傳熱、阻力等導(dǎo)致磨損、腐蝕和堵灰特性。

2.2.4空預(yù)器冷端綜合溫度低

空預(yù)器最低冷端綜合溫度控制有時(shí)達(dá)不到設(shè)計(jì)值。冬季氣溫低，低負(fù)荷時(shí)爐排煙溫度低，空預(yù)器冷端綜合溫度低于設(shè)計(jì)值。如表2所示。

表2　鍋爐排煙溫度

硫酸氫銨在150～200℃溫度范圍內(nèi)為液態(tài)，與煙氣中的飛灰粒子相結(jié)合，煙氣流在空預(yù)器波紋蓄熱元件上逐漸沉積，形成了粘結(jié)性極強(qiáng)的融鹽狀積灰。

2.2.5煤質(zhì)含氮及硫量過高

燃料型NOx高，噴氨量增加，逃逸NH3增加，逃逸NH3與硫酸反應(yīng)生成更多的硫酸氫銨或硫酸銨。影響硫酸氫銨形成的另一個(gè)重要因素是NH3和SO3濃度乘積，以往認(rèn)為如果氨逃逸量在2 μL/L以下將不會(huì)形成硫酸氫銨，然而事實(shí)上在足夠高的SO3煙氣濃度下即使1 μL/L的氨逃逸量仍可形成硫酸氫銨。硫酸氫銨的生成是NH3和SO3濃度乘積的函數(shù)［1］，它們之間的關(guān)系如圖1所示。隨著NH3和SO3濃度乘積的升高，硫酸氫銨的露點(diǎn)溫度升高，導(dǎo)致生成更多的液態(tài)硫酸氫銨。

圖1　NH3和SO3濃度乘積對(duì)硫酸氨銨露點(diǎn)的影響

2.2.6低環(huán)境溫度下機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行

2013年1月2日至4日環(huán)境溫度-5℃，1號(hào)機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷至360 MW，排煙溫度低，導(dǎo)致空預(yù)器冷端溫度遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值，同時(shí)噴氨量過大，氨逃逸量大，NH3和SO3濃度高，生成了比正常多得多的硫酸氫銨或硫酸銨.又因?yàn)榭疹A(yù)器冷端溫度低，硫酸氫銨在空預(yù)器中溫段呈液態(tài)，液態(tài)硫酸氫銨與煙氣中的飛灰粒子相結(jié)合形成了粘結(jié)性極強(qiáng)的融鹽狀積灰，導(dǎo)致空預(yù)器大量堵灰，差壓3 d上升至1.5 kPa。

3　空預(yù)器堵灰的危害

（1）空預(yù)器堵灰及腐蝕時(shí)，其出口一、二次風(fēng)溫降低，排煙溫度升高，鍋爐效率降低。

（2）沉積在空預(yù)器蓄熱元件上的硫酸氫銨、水蒸汽及SO3腐蝕蓄熱元件，影響預(yù)熱器的換熱；而空氣預(yù)熱器腐蝕時(shí)，受熱面光潔度嚴(yán)重惡化，加重了空氣預(yù)熱器的積灰。

（3）由于空預(yù)器差壓升高，煙氣阻力增大，將會(huì)引起引風(fēng)機(jī)電耗上升且容易引發(fā)引風(fēng)機(jī)失速。

（4）空預(yù)器受熱面腐蝕將縮短空預(yù)器使用壽命。

（5）空預(yù)器堵灰使空預(yù)器差壓增大，漏風(fēng)量增大，同時(shí)空預(yù)器電流變大。

（6）空預(yù)器積灰不均勻時(shí)發(fā)生局部碰磨，嚴(yán)重時(shí)甚至引起一、二次風(fēng)壓、爐膛負(fù)壓晃動(dòng)而影響爐膛燃燒，嚴(yán)重影響鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4　空預(yù)器高壓水沖洗情況

4.1空預(yù)器1A冷態(tài)高壓水沖洗

2013年2月2日和2月13日2次隔離空預(yù)器1A，交流馬達(dá)運(yùn)行。微開煙氣側(cè)出口門，待空預(yù)器1A進(jìn)口煙氣溫度冷卻至150℃后，關(guān)閉空預(yù)器冷、熱端吹灰器蒸汽汽源手動(dòng)隔離門，開啟冷端吹灰器高壓沖洗水手動(dòng)隔離門，啟動(dòng)高壓沖洗水泵，控制高壓沖洗水母管壓力20～25 MPa，投用冷端吹灰器高壓水沖洗程序，離線高壓水沖洗6 h，后微開二次風(fēng)側(cè)出口門，烘干1 h后投運(yùn)，但效果不明顯。沖洗前后差壓如表3所示。

4.2空預(yù)器1A/1B熱態(tài)高壓水沖洗

2013年2月17日和2月23日分別隔離空預(yù)器1A、1B，微開煙氣側(cè)出口門，空預(yù)器不冷卻，關(guān)閉空預(yù)器冷、熱端吹灰器蒸汽汽源手動(dòng)隔離門，開啟冷端吹灰器高壓沖洗水手動(dòng)隔離門，啟動(dòng)高壓沖洗水泵，控制高壓沖洗水母管壓力20～25 MPa，投用冷端吹灰器高壓水沖洗程序，直接熱態(tài)進(jìn)行離線高壓水沖洗，并且延長(zhǎng)沖洗時(shí)間，空預(yù)器1A、1B分別沖洗了24 h，微開二次風(fēng)側(cè)出口門，烘干1 h后投運(yùn)。沖洗前后參數(shù)如表4所示，空預(yù)器差壓明顯下降，與空預(yù)器堵灰前差壓相當(dāng)，同時(shí)送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)電流亦明顯下降，空預(yù)器一、二次風(fēng)熱風(fēng)溫度均有所升高，排煙溫度下降，沖洗效果明顯，解決了空預(yù)器堵灰的問題，降低了風(fēng)煙系統(tǒng)的阻力，保障了鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

表3　空預(yù)器冷態(tài)高壓沖洗前后差壓比較

表4　空預(yù)器沖洗前后參數(shù)比較

硫酸氫銨在150～200℃處于液態(tài)，低于這個(gè)溫度處于固態(tài)，這是空預(yù)器1A冷態(tài)高壓水沖洗效果不佳的原因。而熱態(tài)高壓水沖洗時(shí)由于硫酸氫銨處于液態(tài)更易清除，所以沖洗效果明顯，空預(yù)器差壓明顯下降。

5　防止空預(yù)器堵灰的措施

（1）增加暖風(fēng)器，冬季時(shí)提高空預(yù)器冷端溫度，防止或減緩空預(yù)器低溫腐蝕，減少空預(yù)器的硫酸氫銨型積灰。由于暖風(fēng)器全年閑置時(shí)間較長(zhǎng)，為避免暖風(fēng)器堵灰造成送風(fēng)機(jī)電耗上升甚至引起風(fēng)機(jī)失速的問題，建議2號(hào)機(jī)組采用旋轉(zhuǎn)式暖風(fēng)器，冬季結(jié)束停用暖風(fēng)器后，無需停運(yùn)風(fēng)機(jī)即可通過手輪將暖風(fēng)器組旋轉(zhuǎn)90°豎立固定，降低送風(fēng)機(jī)出口阻力，消除原有暖風(fēng)器的差壓，減少送風(fēng)機(jī)電耗。

（2）在滿足NOx排放要求的前提下減少噴氨量，控制氨逃逸率，以減少空預(yù)器的硫酸氫銨型積灰。

（3）加強(qiáng)入爐煤的摻燒，降低煤的氮、硫含量。

（4）控制鍋爐氧量，保持合適過量空氣系數(shù)，優(yōu)先運(yùn)行中、下層磨組，降低NOx生成量，減少SO3生成。

（5）避免長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行。

（6）必要時(shí)增加空預(yù)器吹灰次數(shù)，空預(yù)器差壓1.0 kPa以上時(shí)采用連續(xù)吹灰。

（7）定期進(jìn)行空預(yù)器高負(fù)荷時(shí)在線高壓水沖洗，以提高沖洗效果。沖洗時(shí)應(yīng)投入空預(yù)器上部吹灰槍，使空預(yù)器得到及時(shí)干燥，防止受熱面沖洗時(shí)粘灰。

（8）利用停爐對(duì)空預(yù)器進(jìn)行徹底水沖洗，并抽取受熱面以檢查沖洗效果。

（9）加強(qiáng)SCR噴氨量、氨逃逸、煙囪入口NOx、風(fēng)機(jī)電流、空預(yù)器電流和空預(yù)器差壓等參數(shù)的運(yùn)行監(jiān)視工作。

6　結(jié)束語

空預(yù)器堵灰不僅影響鍋爐運(yùn)行的安全性而且使鍋爐效率顯著降低，因此在運(yùn)行中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視、調(diào)整，制定出相應(yīng)的技術(shù)措施，保證設(shè)備具備良好的狀態(tài)，空氣預(yù)熱器發(fā)生堵灰現(xiàn)象。當(dāng)空預(yù)器發(fā)生堵灰可通過空預(yù)器熱態(tài)高壓水沖洗清除硫酸氫銨積灰，從而確保機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

［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）：12-17.

Large Pressure Difference of Air Preheater Observed after Denigration Transforming in 630 MW Power Unit

JIN Qisen，YIN Zhilong
（Jiangsu Guoxin Yangzhou Power Generation Co.Ltd.，Yangzhou 225131，China）

The large pressure difference of the air preheater observed after performing denigration transformation in the Guoxin Yangzhou 630 MW power unit is introduced in this paper.Through analyzing the flushing results，it is found that flushing processes employing high-temperature high-pressure water can effectively remove the ammonium bisulfate ash and thus solve the clogging problems frequently encountered in air preheaters.Besides，measures including increasing the cold-end temperature of the preheater in winter，controlling the ammonia escape rate，and regularly performing high-pressure flushing when the preheater is undergoing high load，are also proposed.

pressure difference of air preheater；ammonium bisulfate；ash deposition；measure

TM621.8

B

1009-0665（2014）03-0078-03

2014-07-17；

2014-09-04

金其森（1970），男，江蘇高郵人，工程師，從事集控運(yùn)行工作；

殷志龍（1974），男，江蘇泰興人，高級(jí)工程師，從事發(fā)電運(yùn)行技術(shù)管理工作。