鍋爐脫硝改造后空預器阻力增大的原因分析及處理方法

摘要：對于SCR法煙氣脫硝，氨氣和NOX不能全部混合，逃逸是不可避免的，當逃逸率超標時氨氣與三氧化硫反應生成硫酸氫銨堵塞空預器，造成空預器差壓升高，電流擺動，影響機組帶負荷能力及安全運行。文中通過機組運行中對空預器進行高壓水沖洗，解決了空預器差壓高的問題，對離線和在線兩種水沖洗方式的優缺點進行了對比分析，并提出了運行中防止空預器差壓升高的措施。

關鍵詞：脫硝改造；空預器阻力；水沖洗；對比分析；措施

為滿足新的環保排放標準，該廠于2013年分別對1、2號爐脫硝裝置進行改造并投入運行。

脫硝裝置改造投運后，脫硫出口NOX明顯下降，正常時能保持脫硫出口NOX在100mg/Nm3以內，能滿足新的環保排放標準；脫硝裝置投運后，雖然脫硫出口NOX達標，但是隨著運行時間的增長，加之對新投運的設備系統認識不夠，運行經驗不足，空預器差壓增加明顯，尤其是在燃用高硫分煤后空預器差壓增長很快，差壓在很短時間內由剛投入時的1kPa左右快速增長至3kPa左右，造成了爐膛負壓。一、二次風壓呈正弦波波動，空預器電流也持續波動，嚴重影響了鍋爐燃燒的穩定性和風機、空預器等設備的安全運行。

空預器差壓增長后，通過提高空預器處蒸汽吹灰頻次、吹灰壓力等手段可有效抑制空預器差壓的進一步增長，但要使空預器差壓下降卻較困難，如何能在運行中降低空預器差壓成為急需解決的問題，通過到多家單位進行調研和論證，該廠在1、2鍋爐空預器蒸汽吹灰處增加了空預器水沖洗設備。

1 鍋爐脫硝裝置和空預器改造簡介

1.1 鍋爐脫硝裝置的改造概況

該廠（2×300MW）兩臺蒸發量為1025T/H的燃煤鍋爐機組各配備一套煙氣脫硝裝置，脫硝裝置采用選擇性催化還原（SCR）法全煙氣脫硝，脫硝裝置反應器布置在鍋爐省煤器出口與空預器之間。催化劑采用2+1層布置，脫硝裝置采用氨作為還原劑。

催化劑的運行有一個最佳溫度范圍，當運行溫度高于催化劑的最高溫度限值時，催化劑將發生燒結和脆裂；當運行溫度低于催化劑的最低溫度限值時，容易生成硫酸氫銨，生成的硫酸氫銨附著在催化劑表面，導致催化劑活性降低，影響脫硝效率。催化劑的最低溫度與煙氣中NH3和SO3的濃度有關，兩者濃度越高，催化劑的最低溫度限值越高。

1.2 鍋爐空預器改造概況

為配合脫硝裝置改造，對空預器進行了相應的改造，改造后的空預器有以下特點：一是改造后的空預器仍采用豪頓華空預器；二是空預器蓄熱片高度不變，將原來的三段式蓄熱片改為兩段式，低溫段高度為1100mm，表面鍍搪瓷；三是蓄熱片改為大通道蓄熱片；四是原空預器吹灰為脈沖吹灰，現在改為蒸汽吹灰。

2 空預器堵塞原因分析及對運行的影響

2.1 空預器差壓升高原因分析

（1）低氮燃燒器投入較小，脫硝噴氨量較大。為降低脫硫出口NOX采用了低氮燃燒器加SCR方式，運行中通過對低氮燃燒器的調整降低脫硝入口的NOX值，然后通過SCR裝置的作用，保證脫硫出口NOX值在100mg/Nm3以內；低氮燃燒器投入后，如要降低脫硝裝置入口NOX值，需開大SOFA風開度，由于SOFA風開度的增加，燃燒器區域二次風開度控制較小（20%以內），發現脫硫處CO含量較高，高時會達到200～300，另外，鍋爐飛灰含碳量（手動取樣）會增加，高時甚至在3%～5%，如長時間運行，既降低了鍋爐效率，又增加了受熱面的腐蝕，威脅鍋爐運行的安全。所以在運行中為降低CO含量，提高鍋爐運行效率，減小脫硝投入后對鍋爐的影響，脫硝入口NOX值往往保持較高，高時達到400mg/Nm3以上，而要保證脫硫出口NOX值在100 mg/Nm3以內，則需增加脫硝裝置的噴氨量，脫硝兩側噴氨量值較原來大，A、B側噴氨瞬時流量在80Nm3/h以上，高時甚至達到100Nm3/h以上，由于噴氨量的增大，生成硫酸氫銨增多，造成空預器阻力的增加。

（2）氨逃逸率表計不準。氨逃逸率運行中顯示值一直較小，很少超過0.2PPm，即使在噴氨量較大時也很小，按規程規定應小于3PPm，實際運行值遠遠低于此值，但實際的噴氨量較調試時增加較多，應是氨逃逸率表計顯示值和實際有偏差，實際的氨逃逸率應較高，在脫硝裝置后生成的硫酸氫銨應較多，致使空預器差壓升高。

（3）燃煤硫份較高，空預器冷端綜合溫度較低。入爐煤硫份升高后，在鍋爐排煙溫度較低時，未能及時提高鍋爐冷端綜合溫度。

2.2 空預器差壓升高后對鍋爐正常運行造成極大的危害

（1）鍋爐負荷受限。因空預器阻力增大，送風機出口壓力升高，鍋爐二次風量受到限制，只能根據總風量去帶負荷，隨著差壓的增高，總風量越來越小，鍋爐帶負荷能力進一步下降。

（2）送風機有喘振的危險。送風機出口壓頭升高可能造成送風機發生喘振，嚴重威脅送風機的安全運行。

（3）空預器電流擺動較大。機組在大負荷時，空預器電流擺動明顯增大，在就地檢查能聽到明顯的動靜摩擦聲，驅動電機能聽到明顯的異音，降低風量、負荷后明顯好轉。

（4）影響到鍋爐安全運行。空預器煙氣側阻力波動較大，造成一次風壓、二次風壓、爐膛負壓均波動幅度增大，影響到鍋爐的運行安全。

3 空預器離線和在線水沖洗的方法及對比分析

為在機組運行中降低空預器阻力，保證鍋爐安全穩定運行，經多方研究、討論，決定在空預器處增加水沖洗設備。

3.1 空預器水沖洗設備的加裝

空預器水沖洗設備較為簡單，增加一臺揚程為20MPa，出力為8t/h的沖洗水泵；水源為工業水（原空預器沖洗水）；將空預器下部雙介質蒸汽吹灰器水側接通即完成空預器水沖洗系統的改造。

3.2 空預器水沖洗的方法

空預器水沖洗在煙氣側進行，每次單側進行沖洗，沖洗水通過煙氣側煙道底部排水口排出，沖洗方法有離線和在線兩種。

3.2.1 空預器離線水沖洗方法

空預器離線水沖洗方法：將機組負荷控制在180MW以下，解列沖洗側空預器，關閉空預器入口煙氣擋板，將空預器切至低速運行，控制沖洗側排煙溫度在110～120℃之間，密切關注電除塵運行情況。啟動沖洗水泵進行空預器單側沖洗，沖洗時間控制在20h，沖洗過程中看有無水或泥排出，防止管口堵塞，就地人員監視沖洗水泵入口濾網前后差壓，大于0.15MPa時聯系檢修人員清理濾網。密切監視空預器差壓、電流、一二次風壓等參數變化。

3.2.2 空預器在線水沖洗方法

空預器在線水沖洗方法不需要將沖洗側空預器解列，對機組運行負荷沒有要求，直接啟動沖洗水泵進行空預器單側沖洗，注意事項與離線水沖洗相同。

3.3 空預器離線、在線水沖洗方法優缺點

3.3.1 空預器離線水沖洗方法優缺點

優點：沖洗較為徹底，煙氣側阻力下降較多，以1號爐A側為例，煙氣側差壓由3kPa下降至1.5kPa以下，空預器電流平穩不再擺動，A側風壓不再波動。

缺點：由于要進行單側空預器解列，機組運行負荷受到限制（實際在180MW左右）；由于煙氣側擋板關閉，沖洗側煙氣溫度較低，只能保持在60℃左右，溫度太低；沖洗時間不能太長，要加強除塵器檢查，防止沖洗側部分電場絕緣降低。

3.3.2 空預器在線水沖洗方法優缺點

優點：機組負荷不受限制；沖洗側煙氣溫度高，能保持在120℃以上；沖洗時間可較長，不用擔心沖洗側電場絕緣降低問題。

缺點：沖洗不太徹底，煙氣側阻力下降較少，以1號爐B側為例，煙氣側差壓由2.2kPa下降至1.5kPa以下，最多下降1kPa，空預器電流運行平穩不再擺動，B側風壓不再波動。

3.4 空預器水沖洗實際效果

對兩種沖洗方法均進行了試驗，在檢修期間對沖洗后的空預器進行了檢查，發現沖洗后的空預器蓄熱片干凈，無粘結物，空預器冷端所鍍搪瓷光亮，無腐蝕、吹損情況。

4 防止空預器差壓升高的措施

雖然進行空預器水沖洗后可有效降低空預器差壓，但是在運行中還是要通過運行人員的監視調整，將空預器差壓控制在一定范圍內，避免頻繁沖洗。一是加強配煤摻燒的管理，控制入爐煤硫份≤1%以內，尤其在冬季、負荷較低時更要注意對入爐煤硫份的控制，及時投入暖風器，保證空預器冷端綜合溫度在140℃以上；二是減小噴氨量，要求將脫硝出NOX值保持在80—100mg/Nm3之間即可，不允許將脫硝出口NOX值保持過低；三是根據負荷情況，多開幾層SOFA風，保持較大的SOFA風風門開度，保持脫硝入口NOX值在300mg/Nm3以內，控制脫硝裝置入口NOX在一定范圍內；四是控制脫硫出口CO小于100，以減小噴氨量；五是氨逃逸率儀表顯示值較小，在進行氨量調整時將氨逃逸率表作為參考，主要是控制A、B側噴氨量，將兩側噴氨量控制在60Nm3/h左右即可；六是空預器蒸汽吹灰要加強投入，吹灰時蒸汽壓力、疏水溫度等參數按照要求保持，特別要注意蒸汽吹灰器提升閥后壓力，一旦發現空預器煙氣側阻力增大時，要適當加強蒸汽吹灰頻次并適當提高吹灰蒸汽壓力。

5 結語

鍋爐脫硝改造后，由于硫酸氫銨的生成會造成空預器的差壓升高，給機組安全穩定運行帶來很多問題。通過加裝空預器水沖洗裝置，在機組運行中通過離線和在線水沖洗均可有效降低空預器差壓，兩種沖洗方法各有優缺點，同時水沖洗也會給機組安全穩定運行造成一定影響，尤其是對電除塵的安全運行不利。因此運行人員要結合機組運行方式、煤質變化、季節特點，合理利用低氮燃燒器和脫硝裝置進行配合，控制噴氨量，加強對空預器差壓、電流、風壓等主要運行參數的監視，確保脫硝改造后機組長期安全穩定運行。

參考文獻：

[1]大唐戶縣第二熱電廠煙氣脫硝初步設計說明書.

[2]大唐戶縣第二熱電廠1、2號爐脫硝改造后性能試驗報告.

作者簡介：陳鋼（1974），男，工程師，長期從事發電廠生產管理工作。