鍋爐脫硝改造后空預(yù)器差壓增大原因分析及措施

張棟

摘 要：鍋爐脫硝改造后初期運行正常，但在一定時間后會出現(xiàn)空預(yù)器差壓值異常上升、鍋爐總風量降低、引風機電流大幅升高的情況，普通的措施無法使得空預(yù)器差壓值恢復(fù)到正常水平，因此本文對空預(yù)器差壓增大的原因及解決措施進行了深入研究。

關(guān)鍵詞：鍋爐;脫硝;空預(yù)器;差壓值增大

中圖分類號：F124.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）22-0147-02

1 鍋爐設(shè)備改造概況

1.1 鍋爐設(shè)備概況

我廠鍋爐設(shè)備采用亞臨界參數(shù)汽包爐，燃燒方式屬于四角切向，可以一次中間再熱，利用單爐膛平衡通風、采用固態(tài)排渣的方式，鍋爐整體采用全鋼構(gòu)架設(shè)計，并且配置了五臺ZGM95型中速輥式磨煤機，兩臺容克式三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，兩臺動葉可調(diào)軸流式引風機，兩臺動葉可調(diào)軸流式送風機，二臺離心式一次風機。

1.2 脫硝改造情況

為響應(yīng)國家環(huán)保相關(guān)要求，確保完成“十二五”氮氧化物減排任務(wù)，有效控制氮氧化物排放，加快推進火電機組煙氣脫硝設(shè)施建設(shè)。我廠1、2號機組分別于2013年完成了脫硝改造工程，脫硝裝置采用選擇性催化還原（Selective Cataletic Reduction，簡稱：SCR）法全煙氣脫硝，脫硝裝置反應(yīng)器布置于鍋爐省煤器出口與空預(yù)器之間，為高粉塵布置，脫硝裝置采用氨作為還原劑，其供應(yīng)采用液氨供應(yīng)系統(tǒng)。改造后機組運行良好，各項參數(shù)均達到設(shè)計的要求。

但是在改造完成后的生產(chǎn)運行中，出現(xiàn)了一些意料之外的異常情況，先開始鍋爐空預(yù)器的差壓始終都還保持穩(wěn)定處于正常水平，但是一段時間之后發(fā)現(xiàn)之前一直處于正常水平線的空預(yù)器差壓值開始大幅度上升，鍋爐的最大總風量降低，各風機耗電量開始大幅升高，并且通過一些常規(guī)的補救措施，比如提高空預(yù)器冷端溫度、改變空預(yù)器吹灰循環(huán)方式等，都只能使得空預(yù)器的差壓異常增大趨勢減緩，不能有效恢復(fù)到正常水平，因此本文對鍋爐脫硝改造后空預(yù)器差壓增大原因及措施進行了深入的分析。

2 空預(yù)器差壓增大的危害以及原因分析

2.1 空預(yù)器差壓增大的危害

在具體分析空預(yù)器差壓異常上升的原因之前，對差壓增大可能導(dǎo)致的一些危害進行總結(jié)，證明空預(yù)器差壓值對鍋爐及空預(yù)器正常工作的重要性。差壓增大最直接的后果就是使得空預(yù)器堵灰及腐蝕，進一步造成空預(yù)器出口一、二次風溫降低，從而使得排煙溫度升高，極大影響了鍋爐效率。隨著運行時間的增長，硫酸氫銨、水蒸氣、硫化氣體會在空預(yù)器蓄熱元器件上慢慢聚集，到達一定的濃度之后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)造成元件的腐蝕，使得空預(yù)器換熱功能受到影響，同時會極大程度的破壞受熱面的光潔度，這又會增加被破壞面的積灰程度，空預(yù)器的使用壽命極大地縮短。

鍋爐運行中如果空預(yù)器差壓不斷增加的話還會引起煙氣阻力的不斷增大，煙氣阻力的增大就會直接造成引風機電耗量的上升，并且引風機會有失速的可能性。最后，如果空預(yù)器中積灰分布不均勻的話，會產(chǎn)生局部碰撞摩擦的惡劣現(xiàn)象，這會在極端的情況下導(dǎo)致一次風壓、二次風壓、爐膛負壓均波動幅度增大，影響鍋爐的運行安全。

2.2 空預(yù)器差壓增大的原因分析

2.2.1 含硫和氮氧化物的化學(xué)成分導(dǎo)致空預(yù)器堵灰

回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的受熱面是使用厚度為0.5mm的鋼板軋制而成的波紋板，然后再疊壓在一起最后組裝而成，由于氣體分配的流動管道相較而言比較狹窄，因此很容易發(fā)生積灰現(xiàn)象?？疹A(yù)器的積灰大多都是由于硫酸氰胺和鍋爐燃燒過程中產(chǎn)生的灰塵的混合物粘附在空預(yù)器的加熱表面發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)引起的。燃煤過程中產(chǎn)生的管道流通氣體中包含大量的硫化物，在脫硝的過程中會出于各方面的因素造成大量氨逃逸的現(xiàn)象，這些大量逃脫的氨只要遇上硫化物就會迅速反應(yīng)生成硫酸氰胺，這就是鍋爐中硫酸氫銨出現(xiàn)的原因。硫酸氫鹽在150-200攝氏度的溫度范圍內(nèi)通常是呈液態(tài)存在的，中等酸性，具有高粘度性。如果低于此溫度，它將變成固體，空預(yù)器的中端和冷端恰巧就提供了這樣一個溫度環(huán)境，大量并且不斷生成積累的液體氰胺硫酸鹽將會極為頑固附著在空預(yù)器的中端和冷端，造成空預(yù)器內(nèi)部氣體不能正常流通，并且出現(xiàn)空預(yù)器的腐蝕現(xiàn)象。當發(fā)生這種現(xiàn)象時，緊接著整個空預(yù)器的積灰迅速增加，并且不斷地惡化。最終造成空預(yù)器無法正常工作，影響整個鍋爐的安全運行。

2.2.2 空預(yù)器煙氣入口流場分布變化

SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的存在會在一定程度上使得空預(yù)器煙氣入口流場分布受到影響，而該位置的流場分布往往會對空預(yù)器的許多特性產(chǎn)生影響，舉例而言，當流場分布不合理的時候，空預(yù)器的傳熱、阻力、磨損、腐蝕和堵灰特性都會朝著更壞的方向發(fā)展，因此空預(yù)器煙氣入口流場分布變化也是差壓值異常增大的重要原因之一。

2.2.3 空預(yù)器冷端綜合溫度低

空預(yù)器的最低冷端綜合溫度控制往往在實際運行中部分時段可能無法滿足設(shè)計值要求。當冬季或低負荷情況下空預(yù)器冷端的綜合溫度就經(jīng)常低于設(shè)計值。而硫酸氫氨是以液態(tài)形式存在于一定溫度的范圍內(nèi)，當溫度過低時液態(tài)氨硫酸氫與煙氣中的粉煤灰顆?；旌希瑹煔馔ㄟ^空氣預(yù)熱器時，波紋前的蓄熱元件逐漸積累灰塵，形成高度冷凝的積灰。 因此可以看到空預(yù)器冷端綜合溫度低，也是造成空預(yù)器差壓增加的原因之一。

2.2.4 機組長期負荷低，氨氣逃逸量大

機組在長期處于低負荷運行時，脫硝入口NOx濃度較高，為控制環(huán)保參數(shù)排放達標，噴氨量較平時增大，其逸出量也相應(yīng)增大。NH3和SO3的濃度相對較高，氨和硫酸的反應(yīng)產(chǎn)生的硫酸氫銨或硫酸銨比平時工作狀態(tài)將會多得多。此時，如果空預(yù)器的冷端綜合溫度較低，煙道氣中的液態(tài)硫酸氫氫氨與飛灰顆粒結(jié)合形成非常粘稠的融鹽狀積灰，并堵塞空預(yù)器，差壓值將在短時間內(nèi)會迅速增加。

2.2.5 空預(yù)器蒸汽吹灰疏水不徹底

我廠在空預(yù)器吹灰時，保持吹灰母管壓力在1.2MPa左右，1.2MPa所對應(yīng)的飽和溫度為187.96攝氏度，在吹灰時要求充分疏水，疏水溫度在200攝氏度以上時方可進行空預(yù)器吹灰。如果空預(yù)器吹灰蒸汽疏水不徹底，有可能造成大量水汽進入，進一步加劇蓄熱片粘灰。

3 空預(yù)器差壓增大的解決措施

3.1 空預(yù)器水沖洗

在空氣預(yù)熱器中增加一個沖洗裝置，以降低機組運行期間空預(yù)器的阻力，并確保鍋爐安全穩(wěn)定運行?？疹A(yù)器沖洗裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計與工作相對簡單，增加了一個20MPa的揚程和一個輸出量為8t/h的沖洗水泵，水源選擇工業(yè)用水。空預(yù)器下部雙介質(zhì)吹灰器就可以實現(xiàn)空預(yù)器系統(tǒng)的水沖洗，并利用煙氣側(cè)煙道的底部排水口來排出沖洗水。通常情況下水沖洗方法有兩種不同的方式，各有其優(yōu)點和缺點，下面分別對兩種方法進行介紹。

離線式水沖洗方法是將機組負載控制在50%額定負荷左右，關(guān)閉沖洗側(cè)空預(yù)器入口煙氣擋板，控制空預(yù)器進行低速運行，使得沖洗側(cè)排煙溫度能夠得到有效控制，需要格外關(guān)注的是在沖洗過程中沖洗側(cè)排煙溫度較低應(yīng)加強對電除塵的參數(shù)監(jiān)視，防止造成過大影響。每次沖洗時間控制在20小時左右。在沖洗過程中，應(yīng)定期觀察會不會有水或泥漿溢出現(xiàn)象，這樣做的原因是為了防止噴嘴出口堵塞，同時應(yīng)安排人員對沖洗泵入口過濾器壓差進行持續(xù)監(jiān)控，如果超過了0.15MPa需及時進行清理，也可以通過設(shè)置壓力傳感器來實現(xiàn)自動報警。此外在沖洗過程中要仔細監(jiān)視空預(yù)器的壓差，電流和二次風量等參數(shù)，避免參數(shù)越限。離線式水沖洗方法的優(yōu)點是沖洗更加徹底，能夠有效地降低煙道氣阻力。缺點是對機組負荷有限制，并且由于煙氣側(cè)擋板是封閉的，因此沖洗側(cè)的煙氣溫度較低，只能維持在60攝氏度左右，沖洗時間不能過長，防止沖洗側(cè)電除塵電場絕緣發(fā)生劣化現(xiàn)象。

在線水沖洗方法不需要關(guān)閉沖洗側(cè)空預(yù)器入口處的煙氣擋板，也沒有額外的機組負荷限制，只需適當提高沖洗側(cè)排煙溫度后就可直接啟動沖洗水泵，對空預(yù)器進行單側(cè)沖洗，注意事項與離線清洗相同。在線沖洗方法的優(yōu)點是機組負荷不受限制，無需更多措施。同時沖洗側(cè)的煙溫較高，可以保持在120攝氏度以上，沖洗時間可以更長，也不必擔心會降低沖洗側(cè)的電場絕緣。然而缺點是受高溫煙氣影響，沖洗不夠徹底。

3.2 空預(yù)器在線高溫熱熔

空預(yù)器的差壓升高通常都是由于由于硫酸氰胺和鍋爐燃燒過程中產(chǎn)生的灰塵的混合物粘附在空預(yù)器的加熱表面發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)后凝固引起的，并且硫酸氫鹽在150-200攝氏度的溫度范圍內(nèi)通常是呈液態(tài)存在的。所以通過試驗我們發(fā)現(xiàn)，機組運行中通過對鍋爐燃燒調(diào)整將單側(cè)排煙溫度提高至160攝氏度以上維持運行，通過對硫酸氰胺等混合物質(zhì)進行高溫熱熔能夠有效的降低該側(cè)空預(yù)器的差壓。但對空預(yù)器進行高溫熱熔時應(yīng)加強空預(yù)器吹灰及尾部煙道溫度變化，防止發(fā)生尾部煙道二次燃燒。

4 結(jié)語

本文首先對鍋爐設(shè)備概況以及脫硝改造進行了介紹，說明了研究的背景，緊接著對空預(yù)器差壓值異常增大的危害以及重要性進行了說明，然后對鍋爐脫硝改造后空預(yù)器差壓值增大的原因進行了詳細分析，并試驗了兩種能夠有效緩解差壓值增大問題的方法措施，比較了其優(yōu)缺點。

參考文獻

[1] 羅勇.燃煤鍋爐脫硝改造對空預(yù)器運行的影響及應(yīng)對措施[J].科技資訊，2018，16（35）：95+97.

[2] 王桂林，邊疆，周義剛，劉新利，王森，薛澤海.CFB鍋爐SNCR煙氣脫硝空預(yù)器堵塞原因分析及處理[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2017，43（01）：69-71.