燃煤鍋爐加裝脫硝裝置后對鍋爐的影響

劉慧帆（茂名臻能熱電有限公司,廣東 茂名 525000）

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燃煤鍋爐加裝脫硝裝置后對鍋爐的影響

劉慧帆
（茂名臻能熱電有限公司,廣東 茂名 525000）

摘 要:面對日益嚴峻的環(huán)保排放要求，我國大部分燃煤機組都完成了脫硝改造，以期降低煙氣中NOx的排放。但是增設脫硝裝置后，機組運行的安全性和經(jīng)濟性卻受到了一定程度影響。本文從理論上分析研究了脫硝裝置造成煙道堵塞加劇的機理，也從實際運行中總結了因為煙道堵塞引起風機喘振的實際案例，最后提出了有效降低煙道堵塞的運行調(diào)整措施，旨在分析討論如何在運行方面將機組的安全性危害和經(jīng)濟性損失降到最低。

關鍵詞：脫硝；煙道堵塞；喘振；運行調(diào)整

0 引言

我國的能源消費主要以燃煤為主，而煤的燃燒會產(chǎn)生SO2、NOx、粉塵等廢棄物。約有90%的SO2、67%的NOx、70%的煙塵排放都來自于煤的燃燒[1]。為了保護環(huán)境，幾乎所有的燃煤機組都裝設了脫硫和除塵裝置，而截至2014年底，我國大部分燃煤機組也應要求基本完成了脫硝裝置的安裝改造，以期達到潔凈排放的目的。可是隨著燃煤機組脫硝裝置投運率的提高，煙道堵塞的問題卻日益加劇了。

1 脫硝裝置加劇煙道堵塞的理論分析

一般鍋爐增加煙氣脫硝系統(tǒng)后煙道的煙氣阻力會增加1kPa左右，空氣預熱器出口段煙氣負壓增加較多，使得空氣預熱器漏風差壓升高，煙溫有所下降。燃料中的硫分在燃燒過程中會產(chǎn)生SO2和SO3，SCR煙氣脫硝裝置在催化劑V2O5的作用下將更多的SO2轉(zhuǎn)化為SO3，如式1。

一般情況下脫硝效率越高，SO2向SO3的轉(zhuǎn)換率也越高，導致煙氣中的酸露點溫度有所提高，當排煙溫度低于酸露點溫度時就會使硫酸蒸汽凝結，進而加劇空氣預熱器冷端腐蝕和堵塞的可能性。

催化劑中的氨與煙氣中的NOx反應或者被氧化后，多余的氨被排入下游煙道。煙氣中的氨與SO3接觸在適當?shù)臏囟葪l件（約在230℃左右）下生成硫酸氫銨和硫酸銨，如式2和式3[1]。

硫酸氫銨可能沉積在空氣預熱器中溫段及冷段，由于具有很強的粘附性，會吸附煙氣中的顆粒物，造成大量灰分粘附在換熱器金屬表面和層間，引起換熱元件堵塞，使得空氣預熱器的煙氣阻力增加、換熱效率降低，甚至無法正常運行的現(xiàn)象。

2 舉例煙道堵塞引起的風機喘振事故

茂名臻能熱電有限公司#7機組采用DG1920/25.4-Ⅱ2型鍋爐，選用三分倉回轉(zhuǎn)容克式空氣預熱器，且煙氣脫硝裝置隨機組建設配套完成[2]。

2015年8月19日#7機組帶負荷585MW時，A送風機發(fā)生喘振，當時電機電流驟降22A左右，風機出口壓力降低了1000Pa，而鍋爐爐膛負壓也立刻驟降200Pa左右，同時還造成了機組風量的波動。現(xiàn)場檢查時，能明顯聽到A送風機風道內(nèi)聲音增大，風機振動也隨之增加，出現(xiàn)明顯的喘動現(xiàn)象。

事后，通過分析機組各項運行參數(shù)，以及結合現(xiàn)場觀察到的情況，判斷這起送風機喘振事故正是因為風道堵塞不暢引起。查詢參數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，B空氣預熱器進出口壓差已達2600Pa左右，而A空氣預熱器進出口壓差更是高達3000Pa以上。這說明空氣預熱器的堵塞問題已經(jīng)非常嚴重了。

3 問題分析及調(diào)整措施

茂名臻能熱電有限公司有3臺在運行機組，舊機組在脫硝改造前，基本沒出現(xiàn)過風道堵塞問題，而且空氣預熱器進出口壓差也能控制在很理想的范圍。但是加裝了脫硝裝置后，空氣預熱器堵塞的問題就明顯加劇了。隨著風道積灰堵塞日益加劇，機組運行容易出現(xiàn)各種安全隱患。發(fā)生堵塞后，主要表現(xiàn)有一次風、二次風風壓增大、爐膛負壓難以維持，并出現(xiàn)擺動現(xiàn)象，擺幅逐漸加大，且呈現(xiàn)周期性變化?？諝忸A熱器堵灰后會造成鍋爐排煙溫度升高, 熱風溫度下降，風、煙系統(tǒng)阻力上升，一次風、二次風正壓側(cè)和煙氣負壓側(cè)的壓差增大，增加了空氣預熱器漏風。另外，由于空氣預熱器的堵灰和低溫腐蝕是互相促進的，空氣預熱器堵灰可加速煙氣中硫酸蒸汽的凝結，加快空氣預熱器的低溫腐蝕，這會使得運行隱患更加增大，同時也會致使空預器換熱元件嚴重損壞[3]。

針對茂名臻能熱電有限公司#7機組出現(xiàn)的風道積灰堵塞問題，提出了以下幾項運行調(diào)整措施，以期達到防止堵塞逐漸加劇、避免風機出現(xiàn)不正常運行事故的目的：

（1）嚴格控制脫硝系統(tǒng)的噴氨量，控制脫硝效率不大于85%，盡量控制在80～85%之間，盡量控制氨逃逸率小于3ppm；（2）控制入爐煤硫分，控制原煙氣SO2濃度在1500mg/Nm3以下；（3）加強對空氣預熱器冷端的吹灰，在吹灰系統(tǒng)允許的情況下盡量保持對空氣預熱器冷端進行連續(xù)吹灰，吹灰蒸汽壓力提高至2.0MPa；（4）在磨煤機出力允許的情況下盡量不啟動A、C磨煤機（上層磨）運行，控制脫硝反應器入口NOx濃度在300mg/Nm3以下；（5）運行中注意保證爐膛燃燒氧量充分，參考原煙氣CO濃度，盡量控制其數(shù)值在150mg/Nm3以下；（6）運行中防止風機發(fā)生喘振，保證機組安全運行，注意控制送風機出口壓力不大于3.0kPa、一次風機出口壓力不大于13.0 kPa、引風機入口壓力不小于-6500Pa；（7）對二次風門進行燃燒調(diào)整時應注意送風機的運行情況，避免因二次風門開度小造成送風機喘振的現(xiàn)象。

4 調(diào)整措施的效果

調(diào)整措施嚴格要求控制噴氨量，減小脫硝對空預器積灰堵塞的影響，同時提高吹灰壓力、加強空預器吹灰，而其它方面的配合調(diào)整，也都有效抑制了空預器堵塞的加劇、避免了風機的不良運行狀況。至2015年10初的國慶期間，又利用機組臨時檢修的停機機會，用高壓水泵對空預器內(nèi)部進行了有效清洗。目前，空預器的堵塞問題得到了很好的控制，空預器進出口壓差也能控制在理想范圍內(nèi)，以前排煙溫度高的問題也得到了一定程度的解決，而且各大風機也控制運行良好，迄今再沒出現(xiàn)過風機喘振等現(xiàn)象。

參考文獻：

[1]西安熱工研究院.火電廠SCR煙氣脫硝技術[M].中國電力出版社,2013.

[2]茂名臻能熱電有限公司.600MW集控運行規(guī)程主機部分[M].茂名:廣東粵電茂名臻能熱電有限公司,2015.

[3]解濤.300MW機組空氣預熱器冷端腐蝕堵灰原因及對策[J].華北電力技術,2010(03):51-54.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.049