燃煤電廠SCR脫銷法對(duì)空預(yù)器堵塞的預(yù)防和處理

1、燃煤電廠SCR煙氣脫硝技術(shù)改造后空預(yù)器堵塞的預(yù)防及處理魏學(xué)靜摘要：本文主要介紹了燃煤電廠SCR煙氣脫硝技術(shù)改造后空預(yù)器的改造，并且對(duì)于空預(yù) 器運(yùn)行中出現(xiàn)的堵塞問題提出了預(yù)防及處理措施。關(guān)鍵詞：燃煤電廠、空氣預(yù)熱器、堵塞前言中國是一個(gè)以煤炭為主要能源的國家，煤在一次能源中占75%，其中84%以上是通 過燃燒方法利用的。燃煤電廠排放的污染物主要為煙氣中煙塵、硫氧化物SOx)、氮氧化物 (NOx)和CO2。2011年10月17日國務(wù)院頒布的國務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)工作的意 見(國發(fā)201135號(hào))明確要求，“繼續(xù)加強(qiáng)主要污染物總量減排。對(duì)電力行業(yè)實(shí)行二 氧化硫和氮氧化物排放總量控制，繼續(xù)加強(qiáng)燃煤電

2、廠脫硫，全面推行燃煤電廠脫硝，新建燃 煤機(jī)組應(yīng)同步建設(shè)脫硫脫硝設(shè)施”。火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 13223-2011) 已于 2011年7月29日正式發(fā)布。按照新標(biāo)準(zhǔn)的要求，到2014年7月1日，現(xiàn)有未安裝煙氣脫 硝裝置的燃煤發(fā)電鍋爐機(jī)組，要進(jìn)行脫硝改造，NOx排放濃度達(dá)到限值要求100mg/Nm3 (200mg/Nm3 )。根據(jù)河北省人民政府辦公廳河北省人民政府辦公廳關(guān)于下達(dá)燃煤電廠 企業(yè)煙氣脫硝限期治理任務(wù)的通知辦字【2011】146號(hào)，“十二五”期間，煙氣脫硝不達(dá) 標(biāo)的電力企業(yè)要求進(jìn)行限期治理。河北華電石家莊裕華熱電有限公司為2X300MW上海鍋爐燃煤鍋爐機(jī)組，此煙氣脫硝 裝置配置

3、在兩臺(tái)蒸發(fā)量為1025t/h亞臨界燃煤鍋爐。公司分別于2013年和2014年對(duì)兩臺(tái)鍋 爐進(jìn)行了技術(shù)改造，技術(shù)改造分為兩部分，一是對(duì)爐內(nèi)燃燒器改造為低氮燃燒器，二是加裝 爐后脫硝反應(yīng)裝置，裕華熱電爐后脫硝為選擇性催化還原法(SCR)；脫硝裝置采用純氨作為 還原劑，由液氨供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)。裕華熱電進(jìn)行脫硝技術(shù)改造后，煙氣排放已經(jīng)達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，但是運(yùn)行中也出現(xiàn)過各 種問題，其中以空預(yù)器堵塞問題較為嚴(yán)重，通過運(yùn)行中不斷摸索調(diào)整總結(jié)，裕華熱電總結(jié)出 了針對(duì)于空預(yù)器堵塞問題的預(yù)防及解決方法。1脫硝改造后空預(yù)器堵塞的預(yù)防1.1空預(yù)器的改造裕華熱電鍋爐尾部配有兩臺(tái)三分倉容克式空氣預(yù)熱器，型號(hào)為 2-29VI(

4、T)-2305(2440)SMR。為配合鍋爐的SCR改造，結(jié)合鍋爐擴(kuò)大性小修對(duì)鍋爐兩臺(tái)空氣 預(yù)熱器進(jìn)行改造，以適應(yīng)SCR系統(tǒng)運(yùn)行后對(duì)空氣預(yù)熱器的要求?？疹A(yù)器設(shè)計(jì)、改造主要為解 決脫硝改造后：1)煙氣中由SO2向SO3的轉(zhuǎn)化率增加，即煙氣中的SO3量增加，煙氣酸露點(diǎn) 溫度增加，由此加劇空氣預(yù)熱器的酸腐蝕和堵灰的問題。2) SCR脫硝系統(tǒng)中的逸出氨(NH3) 與煙氣中的SO3和水蒸汽生成硫酸氫銨凝結(jié)物，加劇換熱元件的腐蝕和堵灰的問題。3）與增 加脫硝系統(tǒng)前相比，空預(yù)器脫硝改造后的熱端負(fù)壓要增加約1000Pa左右，空預(yù)器的漏風(fēng)率 會(huì)在原有的基礎(chǔ)上增加約1%左右，空預(yù)器改造后應(yīng)保證漏風(fēng)率處于較低水平。

5、4）由于SCR 空氣預(yù)熱器熱端壓差的增加，空氣預(yù)熱器主要結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度須給以必要的加強(qiáng)。將中溫段和冷端傳熱元件合并為冷端，使其涵蓋液態(tài)硫酸氫銨的生成溫度區(qū)域，采用脫硝 預(yù)熱器專用板型，提高冷端的防堵灰、防腐蝕的能力。同時(shí)，改造空預(yù)器側(cè)向外殼上的長(zhǎng)檢 修門及相關(guān)部件，確保改造后冷端傳熱元件能夠從空預(yù)器側(cè)面拉出進(jìn)行沖洗。熱端傳熱元件 采用傳熱效率高的板型，維持原來的熱力系統(tǒng)，修復(fù)空氣預(yù)熱器停轉(zhuǎn)報(bào)警裝置，確保該系統(tǒng) 正常使用。修復(fù)空氣預(yù)熱器火災(zāi)報(bào)警裝置，確保該系統(tǒng)正常使用。將空預(yù)器冷端傳熱元件柵 架更換為耐磨性能好的材質(zhì)，確保兩個(gè)大修周期正常使用。原有吹灰系統(tǒng)進(jìn)行核算，增加蒸 汽和高壓水雙介質(zhì)吹

6、灰器，以滿足空預(yù)器運(yùn)行要求。原空預(yù)器的傳動(dòng)方式、支撐形式、空預(yù) 器殼體、煙風(fēng)道接口等應(yīng)保持不變。對(duì)空預(yù)器進(jìn)行改造即更換原有空預(yù)器換熱元件，并對(duì)轉(zhuǎn) 子進(jìn)行改造，調(diào)整并優(yōu)化換熱元件各段的高度，冷段要涵蓋整個(gè)NH4HSO4產(chǎn)生的溫度區(qū)間范 圍，同時(shí)滿足原鍋爐空預(yù)器設(shè)計(jì)的各性能參數(shù)要求?？疹A(yù)器低溫段的換熱元件在結(jié)構(gòu)上應(yīng)不 易堵灰或掛灰，并易于清洗。低溫段傳熱元件采用涂有搪瓷的鋼板，鋼板材質(zhì)為專用搪瓷鋼， 鋼板厚度不小于0.80mm，選用合適的封閉大通道波形，綜合考慮換熱面高度、換熱片間距， 使其具有容易清潔的表面和良好的防堵塞性能。更換單一換熱元件時(shí)，不會(huì)影響其它換熱元 件。傳熱元件的形狀和構(gòu)造應(yīng)能保

7、證吹灰和清洗效果。傳熱元件具有良好的換熱能力，換熱 面積應(yīng)足夠大，保證空氣預(yù)熱器排煙溫度不上升。1.2運(yùn)行中預(yù)防空預(yù)器堵塞的方法1.2.1減少噴氨量根據(jù)設(shè)計(jì)，鍋爐在ECR工況及煙氣中NOx含量為550mg/Nm3時(shí)，保證單臺(tái)機(jī)組的液氨 耗量225kg/h。但是受鍋爐負(fù)荷、燃煤參數(shù)的影響，SCR入口氮氧化物并不穩(wěn)定，尤其在鍋 爐負(fù)荷大幅度變化或者燃煤品質(zhì)的變化，造成氮氧化物的波動(dòng)。這就需要我們配合燃燒的調(diào) 整來控制SCR入口 NOx的含量從而達(dá)到降低噴氨量的目的。具體方法有a、降低鍋爐過量空 氣系數(shù)在合理的氧量控制范圍，保持較低氧量運(yùn)行。例如在鍋爐900t/h主汽流量時(shí)，鍋爐 氧量從3.9%降到

8、3.2%，SCR入口 NOx由660mg/Nm3降至590mg/Nm3。根據(jù)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)及調(diào)整經(jīng) 驗(yàn)，在鍋爐不同負(fù)荷時(shí)的氧量控制如下表：表1裕華#1爐和#2爐氧量調(diào)整要求蒸發(fā)量t/h880-980784-880686-784588-686490-588#1爐氧量3.8%4%4.2%4.5%4.8%#2爐氧量4.0-4.44.0-4.44.7-5.74.7-5.75.2-6.2b、降低燃燒中心適當(dāng)降低燃燒中心能降低鍋爐出口煙氣中NOx含量。例如鍋爐主汽流量 850t/h時(shí)，如果投六層粉，鍋爐出口 NOx控制在650mg/Nm3左右，而如果運(yùn)行五層粉，鍋 爐出口 NOx能控制在590-520mg/Nm

9、3之間。c、制粉系統(tǒng)運(yùn)行的影響在一定的鍋爐負(fù)荷下，制粉系統(tǒng)運(yùn)行臺(tái)數(shù)直接影響鍋爐出口 NOx 的排放。例如裕華機(jī)組#1爐鍋爐主汽流量在850t/h時(shí)，由三套制粉系統(tǒng)減少為兩套制粉系 統(tǒng)運(yùn)行運(yùn)行，鍋爐出口 NOx可由600-650mg/Nm3降至520-570mg/Nm3之間。而#2鍋爐出口 NOx可由590-550mg/Nm3降至490-520mg/Nm3之間。所以合理的調(diào)配鍋爐制粉系統(tǒng)的運(yùn)行方 式對(duì)于噴氨量的控制是很有效的。另外還可以通過調(diào)整制粉系統(tǒng)的通風(fēng)量來控制三次風(fēng)量， 達(dá)到控制鍋爐出口 NOx含量。例如調(diào)整#1爐1C制粉系統(tǒng)，排粉機(jī)入口擋板由100%關(guān)至52%， 再循環(huán)風(fēng)門由25%開至4

10、0%，制粉系統(tǒng)出力47t/h不變的情況下，鍋爐出口 NOx可降低 100mg/Nm3 左右。d、降低一次風(fēng)壓一次風(fēng)壓能滿足送粉要求即可，降低一次風(fēng)壓可保證鍋爐主燃燒區(qū)煤粉的 濃度，提高主燃燒區(qū)產(chǎn)生的NOx被還原的比例。e、控制煤粉細(xì)度合理的煤粉細(xì)度能保證煤粉在主燃燒區(qū)的燃燒，防止未燃燒完全的煤粉進(jìn) 入還原區(qū)及燃盡區(qū)燃燒，造成鍋爐出口 NOx含量增大。1.2.2空預(yù)器吹灰空預(yù)器運(yùn)行中定期執(zhí)行吹灰制度，在空預(yù)器差壓增大時(shí)可適當(dāng)加強(qiáng)吹灰次數(shù)?？疹A(yù)器吹灰 時(shí)應(yīng)充分疏水，疏水溫度達(dá)到150 r時(shí)再進(jìn)行吹灰操作。2空預(yù)器堵塞后的處理裕華熱電進(jìn)行SCR煙氣脫硝技術(shù)改造后，由于運(yùn)行中各種因素影響，#1爐空預(yù)器

11、A側(cè) 曾經(jīng)嚴(yán)重堵塞，一次風(fēng)機(jī)側(cè)壓差最大達(dá)到2.9kpa，（正常運(yùn)行時(shí)0.8kpa），由于空預(yù)器堵塞， 造成引風(fēng)機(jī)在低負(fù)荷時(shí)搶風(fēng)嚴(yán)重，引風(fēng)機(jī)電流擺動(dòng)達(dá)到60A，爐膛負(fù)壓擺動(dòng)最大能達(dá)到 600pa，嚴(yán)重的影響了鍋爐燃燒的穩(wěn)定。由于爐膛負(fù)壓擺動(dòng)造成鍋爐小油槍頻繁自動(dòng)投入， 造成燃油量大幅增加。為了解決這一難題，裕華熱電公司先后采用了在線高壓水沖洗、鍋爐 高負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行、空預(yù)器冷端連續(xù)吹灰、提高排煙溫度，調(diào)整AB側(cè)送風(fēng)量等措施，經(jīng)過不懈 的努力，最終緩解了空預(yù)器的堵塞問題，成功的將空預(yù)器的差壓降了下來。2.1空預(yù)器在線高壓水沖洗的影響效果進(jìn)行分析空預(yù)器在線高壓水沖洗的時(shí)間為2015年8月26日8月29

12、日和2015年9月9日9月14日兩次，由于第一次沖洗過程中每天沖洗時(shí)間較長(zhǎng)，我們選取這一次的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì) 得到表2。表2時(shí)間指標(biāo)最大值最小值平均值8月1日8月3日（未沖洗）負(fù)荷率79.1649.4060.29蒸發(fā)量t/h783.30461.59580.56A側(cè)一次風(fēng)差壓kPa2.251.161.52A側(cè)二次風(fēng)差壓kPa2.290.961.388月30日0點(diǎn)9 月1日0點(diǎn)（沖 洗后）負(fù)荷率81.7049.4858.74蒸發(fā)量t/h786.77454.52553.57A側(cè)一次風(fēng)差壓kPa2.501.321.70A側(cè)二次風(fēng)差壓kPa2.490.991.34通過表2數(shù)據(jù)對(duì)比分析可以看出，高壓水沖洗前后

13、，空預(yù)器差壓無明顯降低趨勢(shì)，同時(shí)空 預(yù)器水沖洗受負(fù)荷和排煙溫度限置較大，每日可沖洗時(shí)間較短，所以空預(yù)器在線高壓水沖洗 的方法對(duì)緩解空預(yù)器堵塞問題無明顯效果。2.2鍋爐高負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行的影響效果進(jìn)行分析采集2015年11月15日11月23日的數(shù)據(jù)和供熱期前15天數(shù)據(jù)，通過對(duì)機(jī)組負(fù)荷率、 鍋爐蒸發(fā)量、排煙溫度、噴氨量、噴氨單耗、爐膛出口 NOx和煤質(zhì)等數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比形成表3 和表4表3時(shí)間指標(biāo)最大值最小值平均值10.2511.14（供熱前）負(fù)荷率99.7363.4179.14蒸發(fā)量t/h1010.08571.57812.40A側(cè)排煙溫度。C152.73108.96137.02一次風(fēng)差壓kPa3.680

14、.682.35二次風(fēng)差壓kPa3.220.832.03A側(cè)噴氨量Kg/h206.366.2387.26A側(cè)噴氨單耗Kg/t0.2780.0080.118出口 NOx mg/m31114.07383.34664.85硫分1.431.191.265揮發(fā)份17.916.617.25表4時(shí)間指標(biāo)最大值最小值平均值11.2011.23（供熱期間）負(fù)荷率95.4269.2784.79蒸發(fā)量t/h1003.13701.88907.77A側(cè)排煙溫度。C150.94132.69145.10一次風(fēng)差壓kPa3.511.512.46二次分差壓kPa3.011.012.12A側(cè)噴氨量Kg/h206.3537.8396

15、.46A側(cè)噴氨單耗Kg/t0.2240.0410.105出口 NOx mg/m3899.36462.73649.82硫分1.3231.1131.241揮發(fā)份17.31316.02716.691由表3、表4的對(duì)比可以看出，進(jìn)入供熱期后，機(jī)組蒸發(fā)量明顯高于供熱期前，雖然環(huán) 境溫度下降，但由于暖風(fēng)器的投入和機(jī)組蒸發(fā)量的升高，使得排煙溫度有顯著提高，入爐煤 揮發(fā)份均值降低了 0.564%，但鍋爐連續(xù)高負(fù)荷運(yùn)行使得鍋爐出口NOx最大值時(shí)降低了214.71mg/m3，噴氨單耗下降0.054Kg/t，空預(yù)器堵塞情況略有好轉(zhuǎn)，空氣側(cè)差壓約降低了 0.2kPa。2.3空預(yù)器冷端連續(xù)吹灰的影響效果進(jìn)行分析空預(yù)器冷

16、端連續(xù)吹灰時(shí)間：第一次為2015年11月23日25日，A側(cè)空預(yù)器冷端連續(xù) 吹灰72小時(shí)，第二次為12月4日6日，B側(cè)空預(yù)器冷端連續(xù)吹灰72小時(shí)，分別采集兩次 吹灰前、吹灰中和吹灰后的空預(yù)器差壓形成表5和表6。表5A側(cè)空預(yù)器連續(xù)吹灰11.2011.22（未吹灰）11.2311.25（吹灰中）11.2611.28（吹灰后）一次風(fēng)差壓kPa最大值3.512.972.49最小值1.511.291.20平均值2.462.041.85二次風(fēng)差壓kPa最大值3.012.562.10最小值1.010.940.70平均值2.121.681.49表6B側(cè)空預(yù)器連續(xù)吹灰12.112.3（未吹灰）12.412.6（吹

17、灰中）12.712.9（吹灰后）一次風(fēng)差壓最大值2.262.121.83kPa二次風(fēng)差壓kPakPa二次風(fēng)差壓kPa最小值1.281.090.93平均值1.811.501.39最大值2.041.851.70最小值1.180.750.89平均值1.561.231.25由表5表6對(duì)比可以看出，經(jīng)過空預(yù)器冷端連續(xù)吹灰，A、B側(cè)空預(yù)器差壓最大值，最小值和平均值均有降低，其中入側(cè)空預(yù)器煙氣側(cè)差壓平均值降低約0.63kPa，B側(cè)空預(yù)器煙氣側(cè) 差壓平均值降低約0.31kPa，效果顯著。2.4提高排煙溫度的影響效果進(jìn)行分析采集2015年11月8日0:002:40和11月13日9:0021:00兩個(gè)時(shí)段的數(shù)據(jù)，

18、兩個(gè)時(shí) 段機(jī)組蒸發(fā)量相近，通過對(duì)機(jī)組排煙溫度和空預(yù)器壓差的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比形成表7。表7指標(biāo)11 月 8 日 0:002:4011 月 13 日 9:0021:00蒸發(fā)量t/h796811左側(cè)排煙溫度2點(diǎn)。C133142右側(cè)排煙溫度2點(diǎn)。C1301441A 一次風(fēng)側(cè)差壓kPa2.52.31A二次風(fēng)側(cè)差壓kPa2.32.21B 一次風(fēng)側(cè)差壓kPa1.91.61B二次風(fēng)側(cè)差壓kPa2.01.9由表7對(duì)比可以看出，提高排煙溫度到140C以上可以有效抑制硫酸氫銨的發(fā)生，空預(yù)器差壓得以降低。但近兩個(gè)月暖風(fēng)器的缺陷頻繁發(fā)生，需多次解列暖風(fēng)器，建議今后運(yùn)行和檢修人員重點(diǎn)檢查暖風(fēng)器及相關(guān)設(shè)備。2.5調(diào)整A、B側(cè)送風(fēng)量的影響效果進(jìn)行分析表8指標(biāo)兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)電流相同兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)電流不同蒸發(fā)量t/h9659631A 一次