310MW机组脱硝后空预器在线清洗及防堵塞措施

陈腊民

(大唐华银株洲发电有限公司，湖南株洲412005)

310MW机组脱硝后空预器在线清洗及防堵塞措施

陈腊民

(大唐华银株洲发电有限公司，湖南株洲412005)

某310MW机组脱硝后空预器堵塞严重，严重影响机组运行的安全性与经济性，在充分调研与论证基础上实施空预器在线清洗，解决了运行中空预器严重堵塞问题，并对空预器堵塞的防范措施进行探讨。

脱硝；空预器；堵塞；在线清洗；防范措施

某公司4号机组容量为310MW,锅炉系东方锅炉厂制造的DG1025/18.2－Ⅱ14型亚临界、一次中间再热、自然循环、双拱形单炉膛、平衡通风、固态排渣、Π型露天布置、全钢构架、全悬吊结构、尾部双烟道、燃煤W型火焰炉。2012年机组A级检修中进行了脱硝改造,采用选择性催化还原(SCR)脱硝工艺,反应器布置在锅炉省煤器出口和空预器之间,在炉后空预器出口烟道的上方,不设置烟气旁路系统；配套脱硝改造对2台空预器及尾部烟道进行了改造,取消了脱硫增压风机,引风机与脱硫增压风机进行了合并,重新对引风机进行了选型。改造后,空预器出现严重堵塞,空预器压差不断上升,引风机发生失速,严重影响机组安全。

1 空预器堵塞原因分析

1.1 脱硝系统投运,产生硫酸氢铵

4号机组SCR脱硝工艺所用的还原剂氨的制备采用尿素热解法,热解采用高温一次风 (BMCR工况300℃,8 kPa),用天然气燃烧加热炉将高温一次风加热到约400～640℃,热解炉出口的含氨空气温度约为320～400℃,再分成2路,经涡流混合器喷入反应器前的烟道中,与烟气混合物一起在催化剂的作用下,将以一氧化氮为主的氮氧化物进行还原,主要反应如下:

在脱硝反应的过程中必然有部分氨未能参与反应,随烟气排放,形成氨逃逸；另外SCR催化剂对二氧化硫氧化产生三氧化硫也起一定的催化作用,锅炉在燃烧过程中也会产生部分三氧化硫,逃逸的氨与三氧化硫反应,生成硫酸氢铵与硫酸铵,反应式如下:

在脱销过程中逃逸的氨在空气预热器中下层处与SO3形成硫酸氢铵,气态或颗粒状液体状硫酸氢铵会随着烟气流经预热器,不会对空预器产生影响。然而液态硫酸氢铵捕捉飞灰能力极强,会与烟气中的飞灰粒子相结合,附着于空预器传热元件上,形成融盐状的积灰,造成空预器的腐蚀与堵灰,进而影响空预器的换热及机组的正常运行。硫酸氢铵的反应速率主要与温度、烟气中的氨、三氧化硫及水蒸汽浓度有关。硫酸氢铵的形成是有固定的温度区域。空预器厂家提供的硫酸氢铵形成的温度为146～232℃ ,该空气预热器硫酸氢铵的传热元件区域为381～813mm(从底部算起)。

1.2 排烟温度降低

4号机组2台空预器采取 “整体更换”的原则,由东方锅炉股份有限公司重新设计与制造,型号LAP10320/2300,三分仓型式,热段蓄热元件为碳钢,高度1 400mm；冷段蓄热元件为搪瓷元件,高度900mm。加大了传热面积与换热元件的整体高度,保证在环境温度20℃时,排烟温度＜124℃且在夏天 (入口二次风温36℃、一次风温38℃)和实际煤种工况下,实测排烟温度＜140℃(BMCR工况)。在空预器冷、热端的烟气侧均装设蒸汽吹灰器,在冷端烟气侧还另外设置半伸缩、高能量、小流量射流蒸汽与高压水相联合的、可在线冲洗的双介质吹灰清洗装置,吹灰蒸汽采用过热蒸汽,压力为1.0～1.57 MPa,温度为300～350℃,清洗水采用高压水,高压水泵压力为15MPa。

投入运行后,排烟温度大幅降低,冬季虽在运行中采取了一些防止排烟温度过低的措施,但在低负荷时段,排烟温度仍低于100℃。排烟温度降低在提高机组的经济性的同时,引起低温腐蚀,加剧空预器堵塞。

2 空预器在线清洗及效果评估

随着机组运行,空气预热器换热元件堵塞情况愈来愈严重,空气预热器压差不断上升,一方面使风机电耗明显增大；另一方面,影响着锅炉设备的安全稳定运行,发生风机失速,给机组的安全和经济运行造成不利影响。在运行中采取提高吹灰蒸汽压力、增加吹灰的次数及延长吹灰的时间,控制氨逃逸量、限定排烟温度底限等防控堵塞措施,并利用空预器配套安装的高压水系统进行清洗,但收效甚微。

2.1 空预器在线清洗的实施

经调研论证后,决定实施空预器在线清洗,即退出清洗的空预器运行,采取高压水冲洗与低压水清洗相结合的方式进行空预器的单侧清洗。

1)安装外置高压冲洗水设备以及清洗用的低压水管路,根据现场情况采用消防水。

2)1号空预器退出运行。机组降负荷至150 MW,退出1号烟气侧脱硝系统,关闭1号空预器后一次风挡板,停止1号一次风机运行；关闭布袋除尘1号和2号仓室进口电动挡板门,停运1号引风机,利用1号送风机对1号空预器进行冷却,空预器温度下降至120℃以下,停止1号送风机运行。

3)冲洗准备。打开1号空预器放灰手孔门,放空灰斗内积灰,调试高压冲洗水设备。

4)在线冲洗。高压泵出口压力维持30 MPa,在冷端手动盘动空预器,用高压水对空预逐个仓格进行冲洗,清洗完一遍后,投入空预器电动运行,在热端用消防水冲洗,如此循环3次。

5)系统恢复。1号空预器冲洗结束,先进行空预器烘干,就地开启1号空预器出口二次风挡板,注意控制空预器温升,1号空预器烟温达到120℃,开启布袋除尘1号,2号仓室进口挡板,启动1号送风机,同时开启1号空预器进口烟气挡板,启动1号引风机,调整2台引、送风机出力,启动1号一次风机运行,开启1号空预器后热一次风挡板。

6)1号空预器运行正常后,再进行2号空预器清洗。

2.2 冲洗后的效果评估

实施清洗后空预器压差大幅下降 (见表1),机组平均负荷207 MW,1号和2号空预器烟气侧差压平均下降分别为780 Pa,888 Pa,1号和2号引风机电流分别平均下降15 A,19 A,一次风机与送风机机电流同比均有不同程度下降。

通过空预器清洗取得了显著的效果:1)空预器压差大幅下降,降低了风机的电流,节能效果显著。2)风机的运行工况得到了改善,确保风机安全可靠运行。3)避免了停机,保持了机组长周期运行。

3 防范空预器堵塞的措施

1)降低氨逃逸。烟气流场分布、喷嘴堵塞、喷氨量与氮氧化物摩尔比的匹配、SCR脱硝装置运行温度等均影响氨逃逸,因此应从设计、检修、运行、自动控制、测量仪表误差控制等方面着手,使脱硝系统处理最佳运行状态。

2)严格控制锅炉排烟温度。恢复4号机组送风机热风再循环,增设一次再循环,仍不能提高到目标温度时,增设暖风器,冬季环境温度低时控制入炉煤的含硫量,加强运行调整,严格控制排烟温度底限。

3)运行中提高吹灰频率,延长吹灰时间,适当提高吹灰蒸汽压力。

4)对现有双介质吹灰器进行改造,增加压力流量,并对吹灰方式进行探索。

5)增设其它型式吹灰装置,如增加高频声波吹灰器、激波吹灰器。

6)对空预器入口、除尘器入口挡板门进行检修,确保能关闭严密,以便进行运行中退半边清洗。

4 结论

1)4号机组脱硝及其配套工程改造后,排烟温度过低、氨逃逸产生硫酸氢铵导致了空预器冷段的严重堵塞,造成引风机失速,严重影响机组安全、稳经、经济运行。

2)通过在不停炉情况下,降负荷对空预器进行单侧清洗,使堵灰问题基本解决,空预器压差与风机电流大幅降低。

3)从运行、检修、技改等方面提出了防止或改善空预器堵塞的技术措施。

〔1〕马双忱,金鑫,孙云雪,等.SCR烟气脱硝过程硫酸氢铵的生成机理与控制 〔J〕.热力发电,2010,39(8):12-16.

〔2〕张志强,宋国升,陈崇明,等.某电厂600 MW机组SCR脱硝过程氨逃逸原因分析 〔J〕.发电技术,2012,33(6): 67-70.

〔3〕东方锅炉股份有限公司.大唐华银株洲发电有限公司4号机组回转式空气预热器说明书 〔R〕.2012.

〔4〕南京龙源环保有限公司.大唐华银株洲发电有限公司4号机组烟气脱硝装置运行手册 〔M〕.2012.

〔5〕单志栩.搪瓷传热元件在600 MW机组空预器改造上的实践〔J〕.电力技术,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

陈腊民(1969),男,汉族,硕士研究生,湖南邵东人,高级工程师,主要从事火力发电机组检修管理工作。

10.3969/j.issn.1008-0198.2014.01.010

2013-03-28 改回日期:2013-12-24