掺烧泥煤对空预器柔性密封弹簧影响及预防措施

江苏省国信集团能源部 宋传教 江苏淮阴发电有限公司 邱玮坤

掺烧泥煤对空预器柔性密封弹簧影响及预防措施

江苏省国信集团能源部 宋传教 江苏淮阴发电有限公司 邱玮坤

近年来，火力发电厂为降低燃煤综合成本，采用掺烧部分泥煤技术，但是采用该技术后带来SCR氨逃逸量增加，引起回转式空预器柔性密封弹簧故障，本文对此进行分析并提出相关预防措施。

发电厂；SCR；氨逃逸；空预器柔性密封弹簧；形变；预防措施

江苏淮阴发电有限公司现有两台300MW燃煤机组，锅炉设计煤种为烟煤，近年来，随着上网电价下调，电厂燃煤成本上升，为提高机组经济效益，降低燃煤成本，公司针对两台机组燃煤锅炉全年有计划掺烧一定比例的泥煤，泥煤的热值较常规燃煤的热值低，掺烧泥煤后，机组接带负荷时用空气量增加，为保证NOx排放不超标，喷氨量增加，氨逃逸量增加，硫酸氢氨的生成量增加，粘接在空预器密封弹簧上，导致回转式空预器柔性密封弹簧出现故障。

1 机组概况

淮阴发电有限公司现有两台煤粉锅炉，分别为#3、4炉，系哈尔滨锅炉厂生产的HG-1036/17.5-YM36型亚临界中间一次再热、自然循环、单炉膛、平衡通风、固态排渣、∏型、露天布置、全钢架、全悬吊结构的燃煤锅炉。

锅炉采用5台ZGM95G型中速磨直吹式冷一次风机制粉系统，配煤方式为下三层磨煤机煤仓为常规燃煤，上层两台磨煤机煤仓配煤为泥煤，正常机组接带负荷使用下层四台磨煤机，最上层磨煤机处于热备用。

2012年为减少两台机组回转式空预器漏风，将空预器密封由原来固定式密封改造为柔性接触式密封。柔性接触式密封系统安装在径向转子格仓板上，在未进入扇形板时，柔性接触式密封滑块高出扇形板5mm-10mm。当柔性接触式密封滑块运动到扇形板下面时，合页式弹簧发生形变。密封滑块与扇形板接触，形成严密无间隙的密封系统。当该密封滑块离开扇形板后，合页式弹簧将密封滑块自动弹起，以此循环进行。

根据国家环保政策，在锅炉尾部烟道省煤器出口与空气预热器入口之间配有SCR脱硝系统。

SCR指选择性催化还原技术。

SCR（Selective Catalytic Reduction ）脱硝工艺的原理是在催化剂的作用下，还原剂（NH3）在催化剂的作用下与烟气中NOx化学反应生成无害的氮气和水，从而除去烟气中的NOx。“选择性”指还原剂氨和烟气中的NOx发生还原反应，而不与烟气中的氧气发生反应。SCR催化反应器的布置方式一般为高尘布置方式，即布置在省煤器和空预器之间的高温烟道内。在该位置，锅炉出口烟气温度能够满足催化反应的最佳温度。催化反应温度一般在300℃～400℃。

基本化学反应方程式：

副作用化学反应方程式：

在SCR烟气脱硝反应过程中由于氨的不完全反应，氨逃逸是不可避免的，逃逸的氨会同煤燃烧烟气中时的SO3产生化学反应，生成硫酸氢氨和硫酸氨。

正常运行控制SCR氨逃逸率在3ppm以下，最高不能超过10ppm，以减少硫酸氨和硫酸氢氨的生成。

2 密封弹簧故障情况

2015年5月2日在#4炉停炉期间，对#4机组空预器进行常规内部检查，发现部分空预器冷端柔性密封合页弹簧已工作不正常。下图是正常密封弹簧和故障弹簧对比。（白色是硫酸氢氨粘结飞灰固态形成物）

正常弹簧

故障弹簧

#4炉A、B空预器冷端硫酸氢氨结露较重，部分硫酸氢氨粘结在柔性接触式密封合页弹簧本体上，影响合页弹簧的正常弹性形变，长时间形成塑性形变，当密封滑块运动到扇形板下面时，合页式弹簧不再发生形变，导致滑块与扇形板之间摩擦力增大，致使空预器驱动力增大，严重时导致合页式弹簧损坏，本次检查已发现部分合页密封弹簧已损坏。如合页式弹簧一直保持屈服状态，导致滑块与扇形板之间间隙变大，空预器漏风变大，失去柔性接触式密封意义。本次检修中，对冷端的柔性接触式密封进行修复和更换处理。

3 密封弹簧故障原因

2014年本公司为提高经济效益，全年开始有计划掺烧泥煤，正常掺烧泥煤一次样热值为3500-4000大卡左右，灰分含量达47%左右。

掺烧泥煤后，为保证机组接带负荷，机组制粉系统出力要增加，因而一次风量也增加，导致机组火焰中心被抬高，锅炉排烟温度增加，氧量偏大，燃料型NOx生成量增加，SCR反应器进口NOx处于较高水平，为保证出口NOx浓度，致使喷氨量过大，造成氨逃逸量增加。另外，由于泥煤中含有水分较大，掺烧泥煤时易断煤，断煤时短时在炉膛形成富氧燃烧，短时间NOx含量增加，为保证机组出口NOx环保指标合格，短时SCR喷氨量急剧增加，不能完全与NOx反应，氨逃逸率增加，逃逸的氨和烟气中的SO3反应生成硫酸氢氨。

硫酸氢铵在不同的温度下分别呈现气态、液态、颗粒状。在146℃-200℃温度范围内为液态。液态的硫酸氢铵是一种粘性很强的物质，会捕捉烟气中飞灰，烟气流经空预器时，温度逐渐降低，形成了粘结性极强的融盐状的积灰，很容易在空预器沉积，并促使大量飞灰附着于空预器，附着在空气预热器的柔性密封合页弹簧上，随着粘结量不断增加，导致密封弹簧不能正常形变，致使空预器柔性密封失去作用。

4 预防措施

要保证空预器柔性密封合页弹簧的正常运行，就必须减少硫酸氢氨的生成量，根据硫酸氢氨化学反应生成特点，制定了相关预防措施：

4.1 优化喷氨调节自动控制，改善喷氨、烟气流场的分布均匀性，定期对SCR系统测量仪表进行校验、比对，提高SCR系统测量准确性，确保测量数据的准确性。在满足NOx排放要求的前提下尽可能减少喷氨量，有效控制脱硝系统氨逃逸率不超过3ppm，以减少硫酸氢氨的生成。

4.2 在锅炉燃煤掺配环节对水份较低的泥煤采取直接掺烧，对水份较高的泥煤进行晾晒转运烘干的措施，降低含水量，或直接采购烘干型泥煤，保证磨组运行中不断煤，在有计划启停磨时应提前对喷氨量进行调整，控制氨逃逸率不超过3ppm。

4.3 严格控制入炉煤中硫含量，要求长期运行不超过0.8%，短期运行（连续一周）不超过0.92%，最高不得超过锅炉原煤种设计值。

4.4 在#4机组低负荷运行时以及断煤等异常工况时，运行人员应加大干预力度，可根据炉内燃烧工况变化情况及时调整燃烧及二次配风方式，合理控制氧量2.5-3%，保证最佳过剩空气系数，控制炉膛出口NOx浓度不得超过400mg/m3，并可采取及时调用上层磨组及合理调整各层二次风门风量配比的运行方式，以提高SCR进口烟温及空预器出口冷端综合温度。

4.5 择机实施技改，在一次风机、送风机入口加装新型可翻转暖风器，在冬季环境温度较低时及时投用，提高空预器冷端温度。提高空预器冷端吹灰频次，空预器吹灰器投入前，必须经过充分的疏、放水以及暖管工作，同时为防止吹灰蒸汽凝结，应确保蒸汽过热度不低于130℃，并保证吹灰蒸汽压力，及时将生成的硫酸氢氨融盐消除。

4.6 控制锅炉运行时炉膛氧量，保持合适的过量空气系数，优先运行中、下层磨组，降低NOX的生成量，减少SO3生成。

4.7 制定合理的预防性检查措施，停炉时及时对空预器本体进行检查，发现空预器密封弹簧故障时及时进行积灰清洗，恢复弹簧弹性，损坏时及时进行弹簧更换。

5 结论

空预器柔性接触式密封系统合页弹簧起着至关重要的作用，合页弹簧一旦卡塞或损坏，将使柔性接触式密封失去作用，不仅影响锅炉运行的安全性而且使锅炉效率显著降低，因此在运行中应加强监视、调整和分析，严格执行掺烧泥煤时减少硫酸氢氨生成的相应的技术措施，保证空预器柔性密封系统设备具备良好的运行状态，减少空预器硫酸氢氨融盐积灰，从而确保机组的安全经济稳定运行。