310MW機組脫硝后空預(yù)器在線清洗及防堵塞措施

陳臘民

(大唐華銀株洲發(fā)電有限公司，湖南株洲412005)

310MW機組脫硝后空預(yù)器在線清洗及防堵塞措施

陳臘民

(大唐華銀株洲發(fā)電有限公司，湖南株洲412005)

某310MW機組脫硝后空預(yù)器堵塞嚴重，嚴重影響機組運行的安全性與經(jīng)濟性，在充分調(diào)研與論證基礎(chǔ)上實施空預(yù)器在線清洗，解決了運行中空預(yù)器嚴重堵塞問題，并對空預(yù)器堵塞的防范措施進行探討。

脫硝；空預(yù)器；堵塞；在線清洗；防范措施

某公司4號機組容量為310MW,鍋爐系東方鍋爐廠制造的DG1025/18.2－Ⅱ14型亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)、雙拱形單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、Π型露天布置、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、尾部雙煙道、燃煤W型火焰爐。2012年機組A級檢修中進行了脫硝改造,采用選擇性催化還原(SCR)脫硝工藝,反應(yīng)器布置在鍋爐省煤器出口和空預(yù)器之間,在爐后空預(yù)器出口煙道的上方,不設(shè)置煙氣旁路系統(tǒng)；配套脫硝改造對2臺空預(yù)器及尾部煙道進行了改造,取消了脫硫增壓風(fēng)機,引風(fēng)機與脫硫增壓風(fēng)機進行了合并,重新對引風(fēng)機進行了選型。改造后,空預(yù)器出現(xiàn)嚴重堵塞,空預(yù)器壓差不斷上升,引風(fēng)機發(fā)生失速,嚴重影響機組安全。

1 空預(yù)器堵塞原因分析

1.1 脫硝系統(tǒng)投運,產(chǎn)生硫酸氫銨

4號機組SCR脫硝工藝所用的還原劑氨的制備采用尿素?zé)峤夥?熱解采用高溫一次風(fēng) (BMCR工況300℃,8 kPa),用天然氣燃燒加熱爐將高溫一次風(fēng)加熱到約400～640℃,熱解爐出口的含氨空氣溫度約為320～400℃,再分成2路,經(jīng)渦流混合器噴入反應(yīng)器前的煙道中,與煙氣混合物一起在催化劑的作用下,將以一氧化氮為主的氮氧化物進行還原,主要反應(yīng)如下:

在脫硝反應(yīng)的過程中必然有部分氨未能參與反應(yīng),隨煙氣排放,形成氨逃逸；另外SCR催化劑對二氧化硫氧化產(chǎn)生三氧化硫也起一定的催化作用,鍋爐在燃燒過程中也會產(chǎn)生部分三氧化硫,逃逸的氨與三氧化硫反應(yīng),生成硫酸氫銨與硫酸銨,反應(yīng)式如下:

在脫銷過程中逃逸的氨在空氣預(yù)熱器中下層處與SO3形成硫酸氫銨,氣態(tài)或顆粒狀液體狀硫酸氫銨會隨著煙氣流經(jīng)預(yù)熱器,不會對空預(yù)器產(chǎn)生影響。然而液態(tài)硫酸氫銨捕捉飛灰能力極強,會與煙氣中的飛灰粒子相結(jié)合,附著于空預(yù)器傳熱元件上,形成融鹽狀的積灰,造成空預(yù)器的腐蝕與堵灰,進而影響空預(yù)器的換熱及機組的正常運行。硫酸氫銨的反應(yīng)速率主要與溫度、煙氣中的氨、三氧化硫及水蒸汽濃度有關(guān)。硫酸氫銨的形成是有固定的溫度區(qū)域。空預(yù)器廠家提供的硫酸氫銨形成的溫度為146～232℃ ,該空氣預(yù)熱器硫酸氫銨的傳熱元件區(qū)域為381～813mm(從底部算起)。

1.2 排煙溫度降低

4號機組2臺空預(yù)器采取 “整體更換”的原則,由東方鍋爐股份有限公司重新設(shè)計與制造,型號LAP10320/2300,三分倉型式,熱段蓄熱元件為碳鋼,高度1 400mm；冷段蓄熱元件為搪瓷元件,高度900mm。加大了傳熱面積與換熱元件的整體高度,保證在環(huán)境溫度20℃時,排煙溫度＜124℃且在夏天 (入口二次風(fēng)溫36℃、一次風(fēng)溫38℃)和實際煤種工況下,實測排煙溫度＜140℃(BMCR工況)。在空預(yù)器冷、熱端的煙氣側(cè)均裝設(shè)蒸汽吹灰器,在冷端煙氣側(cè)還另外設(shè)置半伸縮、高能量、小流量射流蒸汽與高壓水相聯(lián)合的、可在線沖洗的雙介質(zhì)吹灰清洗裝置,吹灰蒸汽采用過熱蒸汽,壓力為1.0～1.57 MPa,溫度為300～350℃,清洗水采用高壓水,高壓水泵壓力為15MPa。

投入運行后,排煙溫度大幅降低,冬季雖在運行中采取了一些防止排煙溫度過低的措施,但在低負荷時段,排煙溫度仍低于100℃。排煙溫度降低在提高機組的經(jīng)濟性的同時,引起低溫腐蝕,加劇空預(yù)器堵塞。

2 空預(yù)器在線清洗及效果評估

隨著機組運行,空氣預(yù)熱器換熱元件堵塞情況愈來愈嚴重,空氣預(yù)熱器壓差不斷上升,一方面使風(fēng)機電耗明顯增大；另一方面,影響著鍋爐設(shè)備的安全穩(wěn)定運行,發(fā)生風(fēng)機失速,給機組的安全和經(jīng)濟運行造成不利影響。在運行中采取提高吹灰蒸汽壓力、增加吹灰的次數(shù)及延長吹灰的時間,控制氨逃逸量、限定排煙溫度底限等防控堵塞措施,并利用空預(yù)器配套安裝的高壓水系統(tǒng)進行清洗,但收效甚微。

2.1 空預(yù)器在線清洗的實施

經(jīng)調(diào)研論證后,決定實施空預(yù)器在線清洗,即退出清洗的空預(yù)器運行,采取高壓水沖洗與低壓水清洗相結(jié)合的方式進行空預(yù)器的單側(cè)清洗。

1)安裝外置高壓沖洗水設(shè)備以及清洗用的低壓水管路,根據(jù)現(xiàn)場情況采用消防水。

2)1號空預(yù)器退出運行。機組降負荷至150 MW,退出1號煙氣側(cè)脫硝系統(tǒng),關(guān)閉1號空預(yù)器后一次風(fēng)擋板,停止1號一次風(fēng)機運行；關(guān)閉布袋除塵1號和2號倉室進口電動擋板門,停運1號引風(fēng)機,利用1號送風(fēng)機對1號空預(yù)器進行冷卻,空預(yù)器溫度下降至120℃以下,停止1號送風(fēng)機運行。

3)沖洗準(zhǔn)備。打開1號空預(yù)器放灰手孔門,放空灰斗內(nèi)積灰,調(diào)試高壓沖洗水設(shè)備。

4)在線沖洗。高壓泵出口壓力維持30 MPa,在冷端手動盤動空預(yù)器,用高壓水對空預(yù)逐個倉格進行沖洗,清洗完一遍后,投入空預(yù)器電動運行,在熱端用消防水沖洗,如此循環(huán)3次。

5)系統(tǒng)恢復(fù)。1號空預(yù)器沖洗結(jié)束,先進行空預(yù)器烘干,就地開啟1號空預(yù)器出口二次風(fēng)擋板,注意控制空預(yù)器溫升,1號空預(yù)器煙溫達到120℃,開啟布袋除塵1號,2號倉室進口擋板,啟動1號送風(fēng)機,同時開啟1號空預(yù)器進口煙氣擋板,啟動1號引風(fēng)機,調(diào)整2臺引、送風(fēng)機出力,啟動1號一次風(fēng)機運行,開啟1號空預(yù)器后熱一次風(fēng)擋板。

6)1號空預(yù)器運行正常后,再進行2號空預(yù)器清洗。

2.2 沖洗后的效果評估

實施清洗后空預(yù)器壓差大幅下降 (見表1),機組平均負荷207 MW,1號和2號空預(yù)器煙氣側(cè)差壓平均下降分別為780 Pa,888 Pa,1號和2號引風(fēng)機電流分別平均下降15 A,19 A,一次風(fēng)機與送風(fēng)機機電流同比均有不同程度下降。

通過空預(yù)器清洗取得了顯著的效果:1)空預(yù)器壓差大幅下降,降低了風(fēng)機的電流,節(jié)能效果顯著。2)風(fēng)機的運行工況得到了改善,確保風(fēng)機安全可靠運行。3)避免了停機,保持了機組長周期運行。

3 防范空預(yù)器堵塞的措施

1)降低氨逃逸。煙氣流場分布、噴嘴堵塞、噴氨量與氮氧化物摩爾比的匹配、SCR脫硝裝置運行溫度等均影響氨逃逸,因此應(yīng)從設(shè)計、檢修、運行、自動控制、測量儀表誤差控制等方面著手,使脫硝系統(tǒng)處理最佳運行狀態(tài)。

2)嚴格控制鍋爐排煙溫度。恢復(fù)4號機組送風(fēng)機熱風(fēng)再循環(huán),增設(shè)一次再循環(huán),仍不能提高到目標(biāo)溫度時,增設(shè)暖風(fēng)器,冬季環(huán)境溫度低時控制入爐煤的含硫量,加強運行調(diào)整,嚴格控制排煙溫度底限。

3)運行中提高吹灰頻率,延長吹灰時間,適當(dāng)提高吹灰蒸汽壓力。

4)對現(xiàn)有雙介質(zhì)吹灰器進行改造,增加壓力流量,并對吹灰方式進行探索。

5)增設(shè)其它型式吹灰裝置,如增加高頻聲波吹灰器、激波吹灰器。

6)對空預(yù)器入口、除塵器入口擋板門進行檢修,確保能關(guān)閉嚴密,以便進行運行中退半邊清洗。

4 結(jié)論

1)4號機組脫硝及其配套工程改造后,排煙溫度過低、氨逃逸產(chǎn)生硫酸氫銨導(dǎo)致了空預(yù)器冷段的嚴重堵塞,造成引風(fēng)機失速,嚴重影響機組安全、穩(wěn)經(jīng)、經(jīng)濟運行。

2)通過在不停爐情況下,降負荷對空預(yù)器進行單側(cè)清洗,使堵灰問題基本解決,空預(yù)器壓差與風(fēng)機電流大幅降低。

3)從運行、檢修、技改等方面提出了防止或改善空預(yù)器堵塞的技術(shù)措施。

〔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理與控制 〔J〕.熱力發(fā)電,2010,39(8):12-16.

〔2〕張志強,宋國升,陳崇明,等.某電廠600 MW機組SCR脫硝過程氨逃逸原因分析 〔J〕.發(fā)電技術(shù),2012,33(6): 67-70.

〔3〕東方鍋爐股份有限公司.大唐華銀株洲發(fā)電有限公司4號機組回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器說明書 〔R〕.2012.

〔4〕南京龍源環(huán)保有限公司.大唐華銀株洲發(fā)電有限公司4號機組煙氣脫硝裝置運行手冊 〔M〕.2012.

〔5〕單志栩.搪瓷傳熱元件在600 MW機組空預(yù)器改造上的實踐〔J〕.電力技術(shù),2010,19(3):34-41.

Online cleaning and preventing congestion measures of air preheater after denitration for 310MW unit

CHEN La-min
(Datang Huaying Zhuzhou Power Generation Co.,Ltd,Zhuzhou 412005,China)

A certain air preheater of310MW unitwas seriously clogged after denitration which influenced security and economy of unit operation seriously.On the basis of thorough investigation and argumentation,the online cleaning of air preheater was conducted,and the serious congestion problem in the unit operation was solved,and the preventive measures about air preheater clogging are discussed in this paper.

denitration；air preheater；congestion；online cleaning；preventivemeasure

X773

B

1008-0198(2014)01-0033-03

陳臘民(1969),男,漢族,碩士研究生,湖南邵東人,高級工程師,主要從事火力發(fā)電機組檢修管理工作。

10.3969/j.issn.1008-0198.2014.01.010

2013-03-28 改回日期:2013-12-24