燃煤電廠SCR脫銷法對空預器堵塞的預防和處理

1、燃煤電廠SCR煙氣脫硝技術改造后空預器堵塞的預防及處理魏學靜摘要：本文主要介紹了燃煤電廠SCR煙氣脫硝技術改造后空預器的改造，并且對于空預 器運行中出現(xiàn)的堵塞問題提出了預防及處理措施。關鍵詞：燃煤電廠、空氣預熱器、堵塞前言中國是一個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日國務院頒布的國務院關于加強環(huán)境保護重點工作的意 見(國發(fā)201135號)明確要求，“繼續(xù)加強主要污染物總量減排。對電力行業(yè)實行二 氧化硫和氮氧化物排放總量控制，繼續(xù)加強燃煤電

2、廠脫硫，全面推行燃煤電廠脫硝，新建燃 煤機組應同步建設脫硫脫硝設施”?；痣姀S大氣污染物排放標準(GB 13223-2011) 已于 2011年7月29日正式發(fā)布。按照新標準的要求，到2014年7月1日，現(xiàn)有未安裝煙氣脫 硝裝置的燃煤發(fā)電鍋爐機組，要進行脫硝改造，NOx排放濃度達到限值要求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于下達燃煤電廠 企業(yè)煙氣脫硝限期治理任務的通知辦字【2011】146號，“十二五”期間，煙氣脫硝不達 標的電力企業(yè)要求進行限期治理。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組，此煙氣脫硝 裝置配置

3、在兩臺蒸發(fā)量為1025t/h亞臨界燃煤鍋爐。公司分別于2013年和2014年對兩臺鍋 爐進行了技術改造，技術改造分為兩部分，一是對爐內(nèi)燃燒器改造為低氮燃燒器，二是加裝 爐后脫硝反應裝置，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，由液氨供應系統(tǒng)供應。裕華熱電進行脫硝技術改造后，煙氣排放已經(jīng)達到超低排放標準，但是運行中也出現(xiàn)過各 種問題，其中以空預器堵塞問題較為嚴重，通過運行中不斷摸索調(diào)整總結，裕華熱電總結出 了針對于空預器堵塞問題的預防及解決方法。1脫硝改造后空預器堵塞的預防1.1空預器的改造裕華熱電鍋爐尾部配有兩臺三分倉容克式空氣預熱器，型號為 2-29VI(

4、T)-2305(2440)SMR。為配合鍋爐的SCR改造，結合鍋爐擴大性小修對鍋爐兩臺空氣 預熱器進行改造，以適應SCR系統(tǒng)運行后對空氣預熱器的要求?？疹A器設計、改造主要為解 決脫硝改造后：1)煙氣中由SO2向SO3的轉化率增加，即煙氣中的SO3量增加，煙氣酸露點 溫度增加，由此加劇空氣預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，空預器脫硝改造后的熱端負壓要增加約1000Pa左右，空預器的漏風率 會在原有的基礎上增加約1%左右，空預器改造后應保證漏風率處于較低水平。

5、4）由于SCR 空氣預熱器熱端壓差的增加，空氣預熱器主要結構件的強度和剛度須給以必要的加強。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 預熱器專用板型，提高冷端的防堵灰、防腐蝕的能力。同時，改造空預器側向外殼上的長檢 修門及相關部件，確保改造后冷端傳熱元件能夠從空預器側面拉出進行沖洗。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)，修復空氣預熱器停轉報警裝置，確保該系統(tǒng) 正常使用。修復空氣預熱器火災報警裝置，確保該系統(tǒng)正常使用。將空預器冷端傳熱元件柵 架更換為耐磨性能好的材質(zhì)，確保兩個大修周期正常使用。原有吹灰系統(tǒng)進行核算，增加蒸 汽和高壓水雙介質(zhì)吹

6、灰器，以滿足空預器運行要求。原空預器的傳動方式、支撐形式、空預 器殼體、煙風道接口等應保持不變。對空預器進行改造即更換原有空預器換熱元件，并對轉 子進行改造，調(diào)整并優(yōu)化換熱元件各段的高度，冷段要涵蓋整個NH4HSO4產(chǎn)生的溫度區(qū)間范 圍，同時滿足原鍋爐空預器設計的各性能參數(shù)要求?？疹A器低溫段的換熱元件在結構上應不 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，不會影響其它換熱元 件。傳熱元件的形狀和構造應能保

7、證吹灰和清洗效果。傳熱元件具有良好的換熱能力，換熱 面積應足夠大，保證空氣預熱器排煙溫度不上升。1.2運行中預防空預器堵塞的方法1.2.1減少噴氨量根據(jù)設計，鍋爐在ECR工況及煙氣中NOx含量為550mg/Nm3時，保證單臺機組的液氨 耗量225kg/h。但是受鍋爐負荷、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。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，保持較低氧量運行。例如在鍋爐900t/h主汽流量時，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)運行實驗及調(diào)整經(jīng) 驗，在鍋爐不同負荷時的氧量控制如下表：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，如果投六層粉，鍋爐出口 NOx控制在650mg/Nm3左右，而如果運行五層粉，鍋 爐出口 NOx能控制在590-520mg/Nm

9、3之間。c、制粉系統(tǒng)運行的影響在一定的鍋爐負荷下，制粉系統(tǒng)運行臺數(shù)直接影響鍋爐出口 NOx 的排放。例如裕華機組#1爐鍋爐主汽流量在850t/h時，由三套制粉系統(tǒng)減少為兩套制粉系 統(tǒng)運行運行，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)的運行方 式對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)的通風量來控制三次風量， 達到控制鍋爐出口 NOx含量。例如調(diào)整#1爐1C制粉系統(tǒng)，排粉機入口擋板由100%關至52%， 再循環(huán)風門由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、降低一次風壓一次風壓能滿足送粉要求即可，降低一次風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、控制煤粉細度合理的煤粉細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 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空預器吹灰空預器運行中定期執(zhí)行吹灰制度，在空預器差壓增大時可適當加強吹灰次數(shù)?？疹A器吹灰 時應充分疏水，疏水溫度達到150 r時再進行吹灰操作。2空預器堵塞后的處理裕華熱電進行SCR煙氣脫硝技術改造后，由于運行中各種因素影響，#1爐空預器

11、A側 曾經(jīng)嚴重堵塞，一次風機側壓差最大達到2.9kpa，（正常運行時0.8kpa），由于空預器堵塞， 造成引風機在低負荷時搶風嚴重，引風機電流擺動達到60A，爐膛負壓擺動最大能達到 600pa，嚴重的影響了鍋爐燃燒的穩(wěn)定。由于爐膛負壓擺動造成鍋爐小油槍頻繁自動投入， 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 高負荷連續(xù)運行、空預器冷端連續(xù)吹灰、提高排煙溫度，調(diào)整AB側送風量等措施，經(jīng)過不懈 的努力，最終緩解了空預器的堵塞問題，成功的將空預器的差壓降了下來。2.1空預器在線高壓水沖洗的影響效果進行分析空預器在線高壓水沖洗的時間為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間較長，我們選取這一次的數(shù)據(jù)進行比對 得到表2。表2時間指標最大值最小值平均值8月1日8月3日（未沖洗）負荷率79.1649.4060.29蒸發(fā)量t/h783.30461.59580.56A側一次風差壓kPa2.251.161.52A側二次風差壓kPa2.290.961.388月30日0點9 月1日0點（沖 洗后）負荷率81.7049.4858.74蒸發(fā)量t/h786.77454.52553.57A側一次風差壓kPa2.501.321.70A側二次風差壓kPa2.490.991.34通過表2數(shù)據(jù)對比分析可以看出，高壓水沖洗前后

13、，空預器差壓無明顯降低趨勢，同時空 預器水沖洗受負荷和排煙溫度限置較大，每日可沖洗時間較短，所以空預器在線高壓水沖洗 的方法對緩解空預器堵塞問題無明顯效果。2.2鍋爐高負荷連續(xù)運行的影響效果進行分析采集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)，通過對機組負荷率、 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)進行對比形成表3 和表4表3時間指標最大值最小值平均值10.2511.14（供熱前）負荷率99.7363.4179.14蒸發(fā)量t/h1010.08571.57812.40A側排煙溫度。C152.73108.96137.02一次風差壓kPa3.680

14、.682.35二次風差壓kPa3.220.832.03A側噴氨量Kg/h206.366.2387.26A側噴氨單耗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時間指標最大值最小值平均值11.2011.23（供熱期間）負荷率95.4269.2784.79蒸發(fā)量t/h1003.13701.88907.77A側排煙溫度。C150.94132.69145.10一次風差壓kPa3.511.512.46二次分差壓kPa3.011.012.12A側噴氨量Kg/h206.3537.8396

15、.46A側噴氨單耗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的對比可以看出，進入供熱期后，機組蒸發(fā)量明顯高于供熱期前，雖然環(huán) 境溫度下降，但由于暖風器的投入和機組蒸發(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)高負荷運行使得鍋爐出口NOx最大值時降低了214.71mg/m3，噴氨單耗下降0.054Kg/t，空預器堵塞情況略有好轉，空氣側差壓約降低了 0.2kPa。2.3空預器冷端連續(xù)吹灰的影響效果進行分析空預器冷

16、端連續(xù)吹灰時間：第一次為2015年11月23日25日，A側空預器冷端連續(xù) 吹灰72小時，第二次為12月4日6日，B側空預器冷端連續(xù)吹灰72小時，分別采集兩次 吹灰前、吹灰中和吹灰后的空預器差壓形成表5和表6。表5A側空預器連續(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側空預器連續(xù)吹灰12.112.3（未吹灰）12.412.6（吹

17、灰中）12.712.9（吹灰后）一次風差壓最大值2.262.121.83kPa二次風差壓kPakPa二次風差壓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對比可以看出，經(jīng)過空預器冷端連續(xù)吹灰，A、B側空預器差壓最大值，最小值和平均值均有降低，其中入側空預器煙氣側差壓平均值降低約0.63kPa，B側空預器煙氣側 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行分析采集2015年11月8日0:002:40和11月13日9:0021:00兩個時段的數(shù)據(jù)，

18、兩個時 段機組蒸發(fā)量相近，通過對機組排煙溫度和空預器壓差的數(shù)據(jù)進行對比形成表7。表7指標11 月 8 日 0:002:4011 月 13 日 9:0021:00蒸發(fā)量t/h796811左側排煙溫度2點。C133142右側排煙溫度2點。C1301441A 一次風側差壓kPa2.52.31A二次風側差壓kPa2.32.21B 一次風側差壓kPa1.91.61B二次風側差壓kPa2.01.9由表7對比可以看出，提高排煙溫度到140C以上可以有效抑制硫酸氫銨的發(fā)生，空預器差壓得以降低。但近兩個月暖風器的缺陷頻繁發(fā)生，需多次解列暖風器，建議今后運行和檢修人員重點檢查暖風器及相關設備。2.5調(diào)整A、B側送風量的影響效果進行分析表8指標兩臺送風機電流相同兩臺送風機電流不同蒸發(fā)量t/h9659631A 一次