火電廠空預(yù)器堵塞原因及預(yù)防措施分析

宋廷

摘? 要：在燃煤電廠實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)過程中，由于會(huì)排放出大量的廢氣，而這些廢氣中氨氣和二氧化氮等有毒氣體含量較多。因此需要做好燃煤電廠煙氣處理工作。目前燃煤電廠一般會(huì)利用煙氣脫硝技術(shù)來處理煙氣，這其中以選擇性催化還原法為主，即SCR。而且通過在火電廠中加裝SCR裝置還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)廢氣的有效凈化，但在實(shí)際燃煤電廠煙氣脫硝過程中易產(chǎn)生空氣預(yù)熱器堵塞問題，這種情況發(fā)生多是由于局部噴氨過量造成大量氨氣逃逸，由此而造成空氣預(yù)熱器的冷段部分硫酸氫胺結(jié)晶出現(xiàn)堵塞，影響空預(yù)器的運(yùn)行效果。文章從SCR的脫硝原理入手，分析了空預(yù)器堵塞原因，并進(jìn)一步闡述了改善火電廠空預(yù)器堵塞的措施。

關(guān)鍵詞：火電廠;空預(yù)熱器;脫銷;堵塞;原因;措施

中圖分類號(hào)：TM621? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2020）15-0130-02

Abstract： In the actual production process of coal-fired power plants， a large number of waste gases will be emitted， and there are more toxic gases such as ammonia and nitrogen dioxide in these exhaust gases. Therefore， it is necessary to do a good job in flue gas treatment in coal-fired power plants. At present， coal-fired power plants generally use flue gas denitrification technology to treat flue gas， in which selective catalytic reduction （SCR） is the main method. Moreover， the waste gas can be effectively purified by adding SCR device in the thermal power plant， but the clogging of the air preheater is easy to occur in the denitrification process of the smoke report in the actual coal-fired power plant， which is mostly due to the escape of a large amount of ammonia gas caused by excessive local ammonia injection， easily leads to the blockage of the crystallization of amine hydrogen sulfate in the cold section of the air preheater， and affects the operation effect of the air preheater. Starting with the denitrification principle of SCR， this paper analyzes the causes of blockage of air preheater， and further expounds the measures to improve the blockage of air preheater in thermal power plant.

Keywords： thermal power plant; air preheater; out of stock; blockage; cause; measure

前言

在火力發(fā)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)營(yíng)過程中，空預(yù)器易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，這必然會(huì)對(duì)機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性帶來較大的影響。在空預(yù)器實(shí)際運(yùn)行過程中，當(dāng)其煙氣壓差增大時(shí)，一次風(fēng)壓和二次風(fēng)壓會(huì)出現(xiàn)規(guī)律增大或是減小的情況，一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)電流會(huì)有擺動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生，由此而導(dǎo)致空預(yù)器堵塞。當(dāng)空預(yù)器堵塞情況發(fā)生時(shí)，會(huì)對(duì)鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性帶來較大的影響，同時(shí)不罕引起送風(fēng)機(jī)喘振，加劇空預(yù)器低溫腐蝕，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成鍋爐限負(fù)荷、停爐等。因此針對(duì)空預(yù)器堵塞問題要做好預(yù)防和治理措施，使其保持良好的工作狀態(tài)，為脫硝機(jī)組安全、穩(wěn)定的運(yùn)行打下良好的基礎(chǔ)。

1 SCR系統(tǒng)的脫硝原理

SCR的脫硝系統(tǒng)的原理是將NH3等還原劑通過噴氨格柵噴入煙道中，在催化劑的作用下，還原劑會(huì)與廢氣中的NO和NO2等有毒氣體發(fā)生反應(yīng)，排出無害氣體，從而達(dá)到凈化廢氣的目的。其原理方程式如下：

4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O

4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O

2 空預(yù)器堵塞原因分析

2.1 空預(yù)器硫酸氫銨堵塞

燃煤鍋爐爐膛內(nèi)煙氣中的SO2約有0.5%～1.0%被氧化成SO3。加裝SCR系統(tǒng)后，催化劑在把NOx還原成N2的同時(shí)，將約1.0%的SO2氧化成SO3。

SCR反應(yīng)器出口煙氣中存在的未反應(yīng)的逃逸氨（NH3）、SO3及水蒸氣反應(yīng)生成硫酸氫銨或硫酸氨：

NH3+SO3+H2O→NH4HSO4

2NH3+SO3+H2O→（NH4）2SO4

當(dāng)煙氣中的NH3含量遠(yuǎn)高于SO3濃度時(shí)，這種情況下其生成物主要為粉末狀硫酸氨，其性狀較為干燥，不會(huì)粘附在空預(yù)器上，也不會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象。當(dāng)煙氣中的SO3濃度高于逃逸氨濃度時(shí)，這時(shí)其生成物則以硫酸氫銨為主，由于硫酸氫銨物質(zhì)會(huì)根據(jù)溫度而呈現(xiàn)出不同的物理狀態(tài)。當(dāng)處于147℃以下時(shí)，主要表現(xiàn)為固態(tài)，而且具有較強(qiáng)的堅(jiān)固性;當(dāng)處于147℃-250℃范圍內(nèi)，則其形態(tài)則為鼻涕狀態(tài)，利用常規(guī)的蒸汽吹灰和激波吹灰無法有效的去除掉;而處于250℃以上時(shí)則會(huì)升華。在實(shí)際空預(yù)器運(yùn)行過程中，其溫度梯度變化處于320℃-120℃之間，這也導(dǎo)致硫酸氫銨容易在空預(yù)器換熱元件中部粘結(jié)和沉積，導(dǎo)致空預(yù)器堵塞情況更為嚴(yán)重。

2.2 空預(yù)器吹灰效果不理想

在空預(yù)器實(shí)際運(yùn)行過程中，存在較多的因素會(huì)影響其吹灰效果，而且吹灰效果還會(huì)發(fā)生不同程度的變化。一旦這種影響較大時(shí)，吹灰能力會(huì)大幅度下降，無法實(shí)現(xiàn)徹底的吹灰作業(yè)，無法達(dá)到預(yù)期的吹灰效果，會(huì)使空預(yù)器傳熱元件中出現(xiàn)灰塵聚焦的情況，這必然會(huì)造成嚴(yán)重積灰問題。

2.3 空預(yù)器吹灰器設(shè)計(jì)不合理

由于在空預(yù)器吹灰器具體設(shè)計(jì)時(shí)，其通常設(shè)計(jì)兩臺(tái)吹灰器，并都處于熱端，即在空預(yù)器冷端則不設(shè)置吹灰器。由于冷端無法吹灰，這也導(dǎo)致冷端易出現(xiàn)積灰問題，存在吹灰死角。

2.4 煤粉細(xì)度不合格

在燃煤電廠實(shí)際運(yùn)行過程中，當(dāng)煤粉細(xì)度達(dá)不到規(guī)定要求時(shí)，其在鍋爐內(nèi)無法完全燃燒，而且煙塵中粗灰比例增加，在煙氣流動(dòng)過程中，大顆粒的灰分會(huì)聚焦在尾部煙道處，這必然會(huì)導(dǎo)致空預(yù)器出現(xiàn)不同程度的堵塞問題。

3 改善空預(yù)器堵塞的措施

3.1 控制SO3生成量

燃煤電廠發(fā)電過程中，在高溫和氧濃度大的環(huán)境下，煤爐膛燃燒時(shí)間過久，其燃燒過程中產(chǎn)生的廢氣停留的時(shí)間也會(huì)較長(zhǎng)，因此會(huì)導(dǎo)致煙氣中SO3的濃度過高。為了能夠針對(duì)這種情況進(jìn)行有效控制，并對(duì)NOX等有害氣體的形成進(jìn)行有效控制，則應(yīng)采用低氧燃燒法，通過在燃煤過程中降低氧氣濃度，這樣可實(shí)現(xiàn)對(duì)SO3的產(chǎn)生量進(jìn)行有效控制。

3.2 控制氨逃逸濃度

在燃煤電廠機(jī)組檢修啟動(dòng)時(shí)，每一次檢修啟動(dòng)則要根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況開展噴氨均勻性試驗(yàn)，并需要對(duì)噴氨量進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免出現(xiàn)過度噴氨問題的發(fā)生，同時(shí)還要定期調(diào)整氨噴射系統(tǒng)噴氨流量，以防止出現(xiàn)局部噴氨過大的情況發(fā)生，防范出現(xiàn)氨逃逸濃度升高的問題。同時(shí)還要加強(qiáng)聲波吹灰及蒸汽吹灰維護(hù)管理工作，防范出現(xiàn)催化劑積灰而導(dǎo)致煙報(bào)流場(chǎng)不均勻的情況，在實(shí)際運(yùn)行過程中需要認(rèn)真、仔細(xì)進(jìn)行調(diào)整，特別是對(duì)于工況變化的情況下，需要對(duì)噴量嚴(yán)格進(jìn)行控制，并強(qiáng)化對(duì)氨逃逸濃度的監(jiān)視，一旦發(fā)現(xiàn)有氨逃避濃度異常升高問題，則需要有效的降低噴氨量，并及時(shí)查找具體的原因，保證正常、均勻的運(yùn)行。

3.3 控制入爐煤質(zhì)

為了保證機(jī)組安全運(yùn)行，需要有效控制入爐煤質(zhì)的硫份，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)空預(yù)器堵塞情況的控制，并進(jìn)一步緩解空預(yù)器堵塞現(xiàn)象。由于煤種中灰分也會(huì)導(dǎo)致空預(yù)器出現(xiàn)堵塞，因此還需要適當(dāng)?shù)南拗泼悍N的灰分。通過對(duì)入爐煤質(zhì)進(jìn)行有效控制，可以有效的降低空預(yù)器堵塞問題的發(fā)生。

3.4 空預(yù)器激波吹灰

按照一定的比例將乙炔與空氣通過流量控制裝置進(jìn)行混合，并利用高能點(diǎn)火裝置將燃?xì)饣旌掀鲀?nèi)的混合氣體點(diǎn)燃，這種情況下混合氣體會(huì)出現(xiàn)爆燃現(xiàn)象，并在紊流器中形成高壓和高速氣流，并經(jīng)由沖擊管噴口噴出，產(chǎn)生瞬間沖擊波。由于在極短時(shí)間和空間內(nèi)積聚的沖擊波會(huì)在氣體介質(zhì)中形成能量間斷面，導(dǎo)致氣流壓力和速度發(fā)生突變，瞬間傳播速度能夠達(dá)到較高水平，波峰瞬間壓力值也會(huì)處于較高水平。在沖擊波作用于積灰表面時(shí)，其所產(chǎn)生的聲能和動(dòng)能必然會(huì)對(duì)灰塵粒子帶來較大的沖擊，促進(jìn)其擾動(dòng)加速，并與受熱面實(shí)現(xiàn)分離并脫落。

3.5 做好停爐后空預(yù)器的水清洗工作

在具體針對(duì)機(jī)組進(jìn)行檢修作業(yè)過程中，需要全面和系統(tǒng)的對(duì)空預(yù)器進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)清理內(nèi)部堵灰情況，保證空氣預(yù)熱器能夠暢通運(yùn)行。由于NH4HSO4與水發(fā)生接觸后所形成的溶液具有較強(qiáng)的腐蝕性，因此在實(shí)際沖洗時(shí)，需要適當(dāng)提高pH值，保證具體的沖洗效果。只有徹底烘干空氣預(yù)熱器后才能將引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)，并在實(shí)際運(yùn)行開始之前，針對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)行仔細(xì)檢查，保證其已完全干燥。避免在空預(yù)器沒有干燥的情況下啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，這樣會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱元件在鍋爐啟動(dòng)時(shí)有大量灰粒粘貼在其表面。

3.6 減少脫硝入口NOX

一般情況下需要控制入口處的NOX要低于450mg/m3，這樣能夠有效的控制噴氨量，避免出現(xiàn)噴氨量過大影響空預(yù)器差壓?jiǎn)栴}。在實(shí)際運(yùn)行過程中還可以通過對(duì)配風(fēng)進(jìn)行調(diào)整，并及時(shí)對(duì)制粉系統(tǒng)進(jìn)行啟停，有效的減少爐膛送風(fēng)量，以此來對(duì)NOX的生成量進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)噴氨量的降低，并減少NH4HSO4的生成。而且制粉系統(tǒng)采取合理的運(yùn)行方式，其對(duì)于降低脫硝入口NOX也具有非常顯著的效果。特別是當(dāng)機(jī)組處于低負(fù)荷運(yùn)行的情況下，通過減少入口處NOX，可以大幅度的降低噴氨量，這樣對(duì)空預(yù)器堵塞情況能夠起到有效的減少和緩解作用。

3.7 空預(yù)器改造

（1）提高空預(yù)器低溫區(qū)材料質(zhì)量的需求。為了預(yù)防空預(yù)器堵塞情況，宜選擇有效的材料，特別是宜選擇一些具有較高抗腐蝕性和不易結(jié)露的材料用于空預(yù)器的低溫區(qū)。傳統(tǒng)的SCR脫硝裝置一般構(gòu)成材料為鋼材，鋼材抗腐蝕能力無法滿足脫硝系統(tǒng)選擇需求，因此當(dāng)前市場(chǎng)上新研發(fā)出來的搪瓷管空預(yù)器采用了新的防腐工藝，將一層特殊的無機(jī)瓷釉涂抹在鋼管上，在防腐性能和耐磨損等方面表現(xiàn)十分突出，而且其表面通過特殊加工，更具光滑性，不易產(chǎn)生積灰問題，且便于清洗。但在選擇這種類型的空預(yù)器時(shí)，需要選擇具有較存搪瓷層且沒有裂紋的產(chǎn)品，這樣空預(yù)器的使用壽命才能得到有效的保證。（2）增加空預(yù)器表面的潔凈度。由于硫酸氫鈉具有較強(qiáng)的吸附能力，針對(duì)空預(yù)器表面灰塵進(jìn)行定期清理，可以保證其表面的光滑度，對(duì)于堵塞物的產(chǎn)生具有較好的預(yù)防效果。一旦空預(yù)器上存在部分堵塞物時(shí)，在傳統(tǒng)清灰基礎(chǔ)上，還需要利用高強(qiáng)度高壓水和高壓蒸汽對(duì)其進(jìn)行清洗，確保達(dá)到較好的清潔效果。（3）增強(qiáng)密閉性。當(dāng)空預(yù)器密閉性能較差時(shí)，不僅會(huì)影響傳熱效果，同時(shí)環(huán)境溫度也會(huì)下降，影響催化劑的活性，會(huì)導(dǎo)致空預(yù)器堵塞情況加劇。另外，在定期針對(duì)空預(yù)器檢修和檢查時(shí)，需要針對(duì)泄漏的空預(yù)器管束采取盲堵措施，必要時(shí)還要對(duì)空預(yù)器進(jìn)行更換。

4 結(jié)束語

在實(shí)際火電廠運(yùn)行過程中空預(yù)器堵塞問題過于復(fù)雜，其與許多因素都具有一定的關(guān)系，因此在具體處理過程中，火電廠需要做好空預(yù)器堵塞的預(yù)防工作，具體可以從技術(shù)和管理兩方面采取有效的措施，合理解決空預(yù)器堵塞問題，保證火電廠機(jī)組安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，促進(jìn)火電廠的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]余斌，李劍，徐小瓊，等.新排放條件下燃煤電廠空預(yù)器堵塞問題的控制技術(shù)研究[J].浙江電力，2018（1）：62-67.

[2]陳輝，黃啟龍，戴維葆，等.660MW超臨界煤粉鍋爐空氣預(yù)熱器堵灰及解決措施分析[J].鍋爐技術(shù)，2017（6）：63-66.

[3]潘棟，李淑宏，景云輝，等.超低排放電站鍋爐SCR脫硝裝置的故障診斷及運(yùn)行優(yōu)化研究[J].中國(guó)電力，2017（3）：41-45.