常德电厂空预器差压高原因分析及控制措施

湖南华电常德发电有限公司 湖南 常德 415000

引言

常德电厂锅炉是由上海锅炉厂引进技术制造的国产超临界参数、变压运行、螺旋管圈直流锅炉,单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊П型结构、露天布置的燃煤锅炉,等离子点火系统。实现投产即达到超净排放的标准,在投运后先后出现了空预器烟气差压高,空预器堵塞的情况。

1 空预器堵塞的原因分析

硫酸氢铵(ABS)是导致堵塞的主要原因,该物质的熔点147℃,主要沉积在烟气温度230～150℃区域,由气态→液态→固态转化过程,根据温度梯度的分布特点,硫酸氢铵通常沉积在空预器中间部位传热原件上,由液态向固态转换时吸附灰分,直接沉积在空预器的传热元件上。

硫酸氢铵生成过程:

脱硝反应未完全耗尽的氨气,与烟气中的SO3、水蒸气易发生下列反应:

NH3+SO3+H2O→NH4HSO4(NH3:SO3<2:1时)

2NH3+SO3+H2O→(NH4)2HSO4(NH3:SO3>2:1时)

SCR催化剂同时将部分SO2转化成SO3,加剧冷端硫酸腐蚀

SO2+O2→SO3SO3+H2O→H2SO4

未经反应即排出的NH3量就是氨逃逸量,氨气逃逸量过大直接导致硫酸氢铵的大量产生。

2 影响氨气逃逸量过大的主要因素

(1)运行进口烟气中NOX浓度过高,为了降低出口烟气中的NOX浓度达到超低排放而加大喷氨量;

(2)运行中锅炉燃烧工况短时间内发生大幅度变化,而SCR喷氨量未能同步跟进调整而导致氨逃逸量增大;

(3)催化剂损坏、堵塞或者使用年限过长,导致效率下降,喷氨量增大;

(4)喷氨格栅有部分喷嘴被堵塞或者发生泄漏导致喷氨不均匀导致氨逃逸增大。

3 防止空预器堵塞的措施

技改措施:

(1)为保证SCR改造后空预器的安全可靠运行,我厂通过技改增加空预器二次风旁路提高空预器的排烟温度,通过空预器三分仓改四分仓技改从空预器转子转出烟气侧之前分出一个分仓作为循环风仓,使原有的三分仓空预器变为四分仓空预器,分出的循环分仓用风道连接,利用循环风机使空气在分仓和风道中不断循环,循环风在空预器热端吸热,生成300℃左右的热风,热风从下端进入空预器冷端,对冷端进行加热,放出热量,每循环一次完成一次吸放热,另外在循环风道中加入磨料的进料和回收系统,设定程序定期对蓄热板进行冲刷清扫。通过空预器三分仓改四分仓技改增加一个隔仓和防堵循环风机提高空预器进入烟气侧蓄热元件冷端温度,从技术上保证冷端换热元件金属壁温不得低于硫酸氢铵露点温度,高温端金属壁温不得低于硫酸氢铵沉积温度上限,并留有一定的余量,避免脱硝空预器低温腐蚀与堵灰。从而减少液态硫酸氢铵在热端换热元件一层沉积。

(2)常德公司现原有的热风再循环系统加热能力有限,且对风机叶片磨损非常严重。经研究,将原来的一次风、二次风热风再循环系统的管道割除采用增加二次风旁路的方式,减少通过空预器的二次风量,减少蓄热元件的换热,提高排烟温度,可起到与抽取蓄热元件相同的效果。

(3)因#2炉中间层蓄热元件堵塞严重,无法冲洗干净,且空预器经过三年运行,冬季排烟温度最低达95℃,经过上海锅炉厂进行确认,决定将中间层400mm蓄热元件抽出,通过计算660MW工况下,可提高排烟温度7℃。排烟温度提高造成的热损失,通过低温省煤器进行回收,不会造成锅炉效率的下降。

运行调整措施:

(1)通过脱硝喷氨优化试验,调平脱硝各支管区域的NOx,降低氨逃逸;

(2)制粉系统运行的影响,在一定的锅炉负荷下,制粉系统运行台数直接影响锅炉出口NOx的排放;相同负荷由四套制粉系统减少为三套制粉系统运行运行时锅炉出口NOx可由300mg/Nm3左右降至200mg/Nm3左右,所以合理的调配锅炉制粉系统的运行方式对于喷氨量的控制是很有效的;同时制粉系统集中比制粉系统隔层燃烧时更有利于降低锅炉出口的NOx;

(3)降低燃烧火焰中心 适当降低燃烧火焰中心能降低锅炉出口烟气中NOx含量,通过运行下层的制粉系统比运行上层制粉系统锅炉出口NOx可降低50mg/Nm3左右,燃烧器摆角向下摆对降低炉膛火焰中心位置也能起到一定的作用;

(4)燃烧调整时注意氧量、二次风门的开度、风粉速度的控制,控制脱硝入口NOx不超过200mg/Nm3,减小喷氨量,降低氨逃逸;

(5)严格控制燃煤含硫量,及时调整给煤机偏差,控制燃煤含硫量小于1.3%,原烟气含硫小于3300mg/Nm3;含硫上升时及时倒换制粉系统保证含硫在规定范围内,如通过调整无效时,及时通知输煤人员进行换煤;

(6)每天对脱硝喷氨手动门进行测温,发现温度下降的阀门及时活动防止管道堵塞造成喷氨不均导致氨逃逸增加;

(7)每天对二次风门和摆角开度进行核对,发现问题及时处理,保证燃烧工况稳定;

(8)每天跟踪空预器差压变化情况,及时调整空预器吹灰频次和空预器防堵风机转速,确保差压稳定不上升;

(9)制定了《提高空预器排烟温度降差压的试验方案》,当空预器压差上升至1.6KPa后,采取提高单侧空预器出口烟温到180℃以上并维持6小时以上的方法降低空预器差压,每次能降低0.4KPa左右的差压。

4 结论

空预器堵塞是超净排放大趋势下各电厂遇到的普遍性问题,不仅导致风机电流增大电耗率增加,排烟损失增大,严重时影响机组带负荷的能力,导致机组被迫降出力运行,极端情况下甚至要被迫停炉处理,因此有效预防空预器堵塞非常重要,直接关系到机组的经济、安全、环保指标,需要我们在运行中不断总结经验。