脫硝火電廠空氣預熱器堵塞原因分析及對策

黃書芳，陳一平

(貴州黔東電力有限公司，貴州凱里557702)

脫硝火電廠空氣預熱器堵塞原因分析及對策

Reasons and countermeasures of denitration power plant air preheater plugging

黃書芳，陳一平

(貴州黔東電力有限公司，貴州凱里557702)

黔東電廠鍋爐脫硝系統投運后，空氣預熱器發生了嚴重堵塞。文中針對氨逃逸量大、吹灰方式不合理及冷端綜合溫度低等主要原因進行深入分析，并通過優化脫硝運行、改變空預器吹灰方式及提高冷端綜合溫度等手段，使得該問題得到成功解決，確保了鍋爐的安全穩定運行。

脫硝系統；空氣預熱器；堵塞；原因；措施

黔東電廠600 MW亞臨界W型火焰鍋爐設計煤種為高硫無煙煤，為滿足NOx環保排放要求，2013年在機組A修過程中，對1號鍋爐實施了脫硝改造，在鍋爐尾部煙道空氣預熱器前加裝了脫硝系統，同時，為防止空氣預熱器冷端腐蝕，對空氣預熱器冷端換熱波紋板進行了防腐蝕的搪瓷材料改造。

脫硝系統投運半個月后，即出現了空氣預熱器嚴重堵塞，造成高負荷期間空氣預熱器進出口差壓周期性大幅波動和引送風機頻繁失速，機組無法接帶滿負荷，而且嚴重影響了鍋爐燃燒的穩定性。

1 脫硝系統和空氣預熱系統介紹

黔東電廠脫硝系統采用選擇性催化還原法(SCR)的脫硝裝置，鍋爐最大工況下脫硝設計效率大于85%。還原劑為液氨，液氨先在氨區蒸發成0.2MPa左右的氨氣，再進入鍋爐省煤器出口的噴氨格柵，通過稀釋風機噴入煙道與煙氣混合，然后經過催化劑，NOx與被吸附的NH3反應完成脫硝反應，主要工藝系統流程如圖1所示。

每臺鍋爐配置2臺東方鍋爐空氣預熱器分公司提供的三分倉容克式空氣預熱器，冷熱端各設置1臺蒸汽吹灰器〔1〕。在機組A修過程中，對空氣預熱器進行了冷端吹灰器和換熱元件改造，將原來的單介質蒸汽吹灰器更換為雙介質 (高壓水、蒸汽)脫硝專用吹灰器，以便于空氣預熱器冷端的高壓水沖洗。換熱元件改造主要是將原有冷端蓄熱元件改為950mm的搪瓷換熱元件，讓硫酸氫氨易沉積的溫度區設計在冷段傳熱元件區，以盡量降低硫酸氫氨的堵塞程度；冷段采用了大波紋版型換熱元件，以增大煙氣流通截面。改造后的蓄熱元件為800 mm＋800mm＋950mm的3層結構。

2 空氣預熱器堵塞對運行造成的影響

1號機組A修后運行約半個月，空氣預熱器發生了較嚴重的堵塞，前后煙氣壓差，一、二次風壓和鍋爐風箱壓差等均出現大幅波動現象，嚴重影響了機組的帶負荷能力與鍋爐燃燒穩定性。

空氣預熱器每運行一周 (轉速為1 r/min)，進出口二次風壓差波動幅度達1.0 kPa，爐膛風箱壓在0.48～0.82 kPa間波動，波動幅度達到0.4 kPa，一次風壓波波動達0.3 kPa，造成送引風機運行中周期性失速，鍋爐氧量不足，機組帶高負荷時氧量低，鍋爐結焦嚴重。同時，因一、二次風壓波動較大，鍋爐燃燒不穩。

3 空氣預熱器堵塞原因分析

3.1 噴氨量過大

脫硝系統投運后，噴氨系統自動調整品質差，氨逃逸量表顯示不準，而運行人員缺乏經驗，造成過量液氨噴入煙道，氨逃逸量嚴重超標，在空氣預熱器換熱面上大量產生硫酸氫氨〔2〕，導致冷端堵灰嚴重，同時，NOx排放濃度很低，最低時只有15mg/Nm3，大大低于合格標準 (200mg/Nm3)。

3.2 吹灰器運行不滿足要求

雖然空氣預熱器冷端吹灰器已更換為雙介質吹灰器，但仍不滿足吹灰要求。吹灰器運行初期，未能按設計的吹灰方式進行吹灰，而且吹灰壓力比額定壓力低0.2MPa，吹灰效果達不到要求。且吹灰方式仍按原來每班吹灰2次的頻率進行，沒有根據空氣預熱器的壓差進行及時調整，當發現空氣預熱器明顯堵塞后，再改為連續吹灰也難以疏通〔3〕。

3.3 空氣預熱器冷端綜合溫度低

入爐煤含硫長期平均值在4%左右，對應的空氣預熱器冷端綜合溫度理論值應該控制在190℃以上，進行降低排煙溫度提高鍋爐效率的改造后，空氣預熱器的出口煙溫平均只有120℃左右，即使開啟熱風再循，空氣預熱器入口二次風溫也只能提高至40℃，冷端綜合溫度也只有160℃左右，仍然達不到設計冷端綜合溫度要求，因而加劇了空氣預熱器冷端的堵塞。

4 空氣預熱器防堵塞措施

4.1 脫硝系統指標控制與優化

1)硝排放指標控制在100 mg/Nm3以上，防止因排放指標過低造成過量噴氨，最終導致氨逃逸量增加。

2)對脫硝系統出口的氨逃逸率表進行校驗，確保顯示值的準確性，同時，合理控制噴氨量，嚴格將氨逃逸率控制在1.5×10－6以內 (設計值為3× 10－6)〔4〕，減少氨逃逸量。

3)對噴氨調節自動系統進行優化，確保噴氨調節穩定，運行曲線平穩。

4)根據脫硝系統煙道流場速度分布，對脫硝系統噴氨手動門進行優化調整，保證煙道橫向噴氨比例與流場的煙氣量相匹配，防止煙道局部噴氨超標或過少。

4.2 吹灰系統治理

1)進行空氣預熱器冷端吹灰器槍頭壓力校驗，嚴格按額定壓力1.5MPa的要求進行調整，確保空預器冷端吹灰效果。

2)優化空氣預熱器吹灰器運行周期。機組在400MW負荷以上，因鍋爐通風量大，空氣預熱器積灰現象相對較少，空氣預熱器采取每班2次的定期吹灰方式；機組負荷400MW負荷以下，通風量較小時，積灰加重，則采用連續吹灰方式〔5〕；同時，空氣預熱器連續吹灰期間，冷端與熱端吹灰器的吹灰循環方式為冷端吹5次后熱端再吹1次。

3)對冷端吹灰器進退步序進行優化，將原進到位再間斷退出的程序，改為間斷進與間斷退程序，且進退暫停點不重疊，以確保吹灰器的吹灰范圍覆蓋整個換熱面。

4)嚴密監視空氣預熱器進出口壓差，當空氣預熱器進出口壓差超過2.0 kPa，無論機組負荷大小，空氣預熱器冷端吹灰均改為連續吹灰，直至壓差降至2.0 kPa以下后再改為正常吹灰方式。

4.3 提高空氣預熱器冷端綜合溫度

1)減少鍋爐受熱面吹灰頻次。主要是將鍋爐爐膛吹灰器的吹灰方式由原1天1次，改為每5天1次，其它受熱面吹灰由每天1次改為每2天1次，這樣就可在確保鍋爐參數正常情況下，冷端綜合溫度在不吹灰時能提高約10℃。

2)開啟鍋爐送風機、一次風機熱再循環，提高空氣預熱器入口一、二次風溫，以最終提高冷端綜合溫度。

4.4 停爐沖洗

利用機組停運機會，用專用高壓水沖洗系統(沖洗壓力達20MPa)，對空氣預熱器進行徹底水沖洗，清除積灰，疏通堵塞的空預器傳熱元件，確保開機后空氣預熱器后期的運行穩定。

4 空氣預熱器防堵整治效果

通過采取高壓水沖洗、控制脫硝排放、調整吹灰、提高冷端綜合溫度等措施，空氣預熱器堵塞問題大為緩解。2014年1月重新啟動后，空氣預熱器煙氣側進出口差壓一般保持在1.0 kPa范圍內，空氣預熱器出口一、二次風壓、爐膛負壓等參數平穩，再未出現因空氣預熱器堵塞而產生的大幅度波動現象，大大提高了鍋爐運行的安全性和經濟性。

〔1〕東方鍋爐股份有限公司.空氣預熱器改造說明書 〔S〕.2013.

〔2〕彭祖輝.江蘇省燃煤機組脫硝裝置運行現狀分析 〔J〕.江蘇電機工程，2013(6):77-80.

〔3〕盧順新，戴榮，楊義軍，等.600MW鍋爐空預器積灰堵塞原因 〔J〕.湖南電力，2012，32(2):47-49，52.

〔4〕趙翀.某火電廠選擇性催化還原煙氣脫硝系統的運行研究〔D〕.南昌:南昌大學，2013.

〔5〕高革臣.鍋爐空氣預熱器堵塞原因分析及解決方案 〔J〕.科技創新導板，2011(18):92.

TM712；TM761

B

1008-0198(2014)06-0055-02

10.3969/j.issn.1008-0198.2014.06.016

2014-05-06 改回日期:2014-07-21