关于火力发电厂空预器堵塞预防的研究

关于火力发电厂空预器堵塞预防的研究

杜靖辉

中国能源建设集团浙江火电建设有限公司 浙江 杭州 310020

摘要：在空气预热器堵塞后，各种方法都有其缺点，因此，从源头上降低其产生量是非常必要的。

关键词：氧化氮；氨氮；硫酸氢铵；煤炭硫分

前言

某火力发电厂DG2070/17.5-Π6型锅炉由东方锅炉股份有限公司制造，亚临界、自然循环、前后墙对冲燃烧方式、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、全钢构架的Π型汽包锅炉。空气预热器是由东方锅炉三段式旋转式空气预热器设计，其单机可达到60%的BMCR负载，经脱硝改造后蓄热元件高度由原高、中、低温段共计1900mm改型为高、低温段共计2000mm，且低温段蓄热元件采用静电干法喷涂搪瓷工艺。

该锅炉燃烧室是一种内浓外淡、无NO_x低NO_x的旋流式旋流式燃烧室，设置在炉膛的前后壁上，分为上、中、下三层，每层5个，总共30个。在最上面的燃烧室上方，设置了一个喷嘴，它的前、后两层，每层5个，总共20个^[1]。在A楼的燃烧室中，还设置了一套等离子点火器，而在每一层的燃烧室中，都设置了一些火油枪、高能点火器。

该脱硝系统以液氨为原料，采用“高粉尘配置”的选择性催化还原脱氮设备。在试验煤种、锅炉BMCR工况、处理100%烟气量的情况下，脱硫效果均超过80%。SCR段催化剂层采用三层结构，将烟气中的NO_x与注入的氨气在一定的温度下进行还原，形成氮、水，以达到降低NO_x排放、减轻环境污染的目的。在SCR反应器内进行以下反应：

4NO+4NH₃+O₂催化剂4N₂+6H₂O（1）、NO+NO₂+2NH₃催化剂2N₂+3H2O（2）、6NO₂+8NH₃催化剂7N₂+12H₂O（3）、SO2+1/2O→SO3（4）、NH₃+SO₃+H₂O→NH₄HSO₄（5）、2NH₃+SO₃+H₂O→（NH₄)2SO₄（6）、SO₃+H₂O→H₂SO₄（7）。（1）、（2）反应主要发生在催化剂的表面，其表面面积、微观孔隙特征对催化剂的反应活性有很大影响，而在（5）、（6）中生成的NH4HSO4和（NH4)2SO4极易在触媒表面产生污染和积灰，导致催化剂的微孔和通路阻塞，并使空气预热器产生污垢^[2]。

1相关控制

1.1高炉进厂煤质量的控制

火力发电厂的设计煤种是烟煤，在接收基低热量19.70MJ/kg、接收基水分20.1%、接收基灰11.19%、干燥时无灰基挥发分32.58%、基硫分0.48%，但考虑到煤炭质量受到了很大的影响，不能盲目追求煤炭的质量^[3]。

控制硫分。由于高硫分煤种的加入，使硫酸氢铵产量大幅度提高，同时，灵活调峰已经成为电厂的必备条件，在低负荷时，烟气温度较低，空气压力升高速度较快，因此，参加深调的煤仓必须配有硫分小于1.2%的煤炭；由于煤粉挥发量偏低，导致主要燃烧区的还原气氛急剧降低，导致脱硝进口的NOx急剧上升，脱硝效率明显提高，脱硝进口NOx升高350mg/m3，导致液氨消耗成倍增长，空预器的差压在4天内升高了200Pa左右，因此煤炭的挥发率应该为35%。

1.2锅炉用氧量与排风模式的控制

通过对低氮燃烧室的改造，虽然采用分层燃烧可以有效地减少NOx的产生，但也会使锅炉的火焰中心升高，但由于锅炉设计较低，过量空气系数太低时，受热表面的金属壁温升高，因此在运行调节时对氧气的控制比较高，因此对锅炉的供气模式进行了优化，并考虑到高负荷时主燃区缺氧和低负荷空预器易堵塞的问题，采取了低负荷时开启燃尽风来控制脱硝入口NOx不超350mg/m3，高负荷时将燃尽风关至最小开度降低火焰中心，同时也有利用降低锅炉氧量及排烟温度，目前观察运行情况较为稳定^[4]。

在正常工作时，备用磨煤机的二次风挡板应保持10%的开口度，禁止任意开启，导致大量的无效风进入炉内^[5]。在低载区，5号炉的前、后四个风挡板的开度维持50%,6号炉的前两个风挡板的开度维持50%，后两个风挡板的开度维持10%，当负载增加时，它会自动关闭。

1.3冷端的整体温度控制

在高温时，硫酸氢铵处于气态，低温时变成固体，而在中温（146~207℃）为液体状态，空预器烟气进口温度在310~380℃，出口温度在110~150℃之间，中间烟的温度刚好在硫酸氢铵液体温度范围内，作为空预器的灰粘合剂，因此，正确地控制冷端的整体温度非常关键^[6]；冬天要适时地安装空调加热器，在20℃左右的同时，尽可能地提高冷端的整体温度，从而有效地降低空气的阻塞速度；还可以通过调整烟气旁路的开度来增加排烟的温度，从而减轻空气的堵塞。

2次喷氨的最佳调节

由于采用前后壁对冲式燃烧，烟气场难以均匀，即使在脱硝口安装了一个导流板，也无法消除烟气场的不均匀性，若不调整供氨量，就会导致氨气外溢，硫酸氢铵的产率也会提高，因此，需要定期进行喷氨优化，通过网格法对烟气量和O2的浓度进行分析，得到了烟道断面NOx浓度分布的算术平均值，由此进行修正，以使NOx浓度分布与标准偏差值相差20%。比较了调整前后的液氨消耗情况，发现液氨消耗从51.42吨/百万千瓦降低到43.99吨/百万千瓦，实验结果表明，该装置具有较好的经济效益。

3其他方面

可通脱严控制NOx下限运行值，不断进行NOx调节值之间的竞争，奖励和惩罚并重，避免大量的氨气喷出，并坚持定期进行氨氮优化实验，缓解由于烟气流分布不均导致局部喷氨过量^[7]；煤炭灰分过高堵塞空预器，蒸汽吹灰器吹灰带水、吹灰压力不足、吹灰器磨损等原因导致吹灰效果不理想，必须确保吹灰蒸汽的过热度和吹灰效果；由于送灰不顺畅，导致大量积灰或焦粒带入后部，导致SCR催化剂及空预器运行压力大幅度上升，需要加强省煤器输灰系统堵塞治理，特别是检修时要彻底清除斜坡段积渣，防止在机组启动后频繁发生堵塞。

由于空预器在较低的负载范围内工作时间太长，导致空预器的总温度较低，导致空气预热器的堵塞加重，主动与调度联系，防止在较低的区域长时间工作；冷却冲洗不足，冲洗后干燥不充分，风烟道堆积杂物，灰尘不能清除，空气中的灰尘，防止二次污染。

4结语

综上，控制空预器差压应尽量从源头上减少硫酸氢铵的生成量入手，在线冲洗以及升温气化等操作均属于饮鸩止渴，不利用设备长周期运行，必须从合理配煤、燃烧调整、冷端综合温度、喷氨优化等方面过工作。

参考文献

[1]邵华,李博.火电厂脱硝机组空预器堵塞原因及应对措施[J].江西电力,2019,43(6):46-47,50.

[2]雷振有,胡文波,聂瑞华.火电厂空气预热器堵塞原因分析及对策[J].河南电力技术,2018,163(1):43-45,49.

[3]余斌，李剑，徐小琼，等.新排放条件下燃煤电厂空预器堵塞问题的控制技术研究[J].浙江电力，2018（1）：62-67.

[4]陈辉，黄启龙，戴维葆，等.660MW超临界煤粉锅炉空气预热器堵灰及解决措施分析[J].锅炉技术，2017（6）：63-66.

[5]潘栋，李淑宏，景云辉，等.超低排放电站锅炉SCR脱硝装置的故障诊断及运行优化研究[J].中国电力，2017（3）：41-45.

[6]宋廷 .火电厂空预器堵塞原因及预防措施分析 [J]. 科技创新与应用 ,2020,15.

[7]米奇袁 .电力技术中电力节能技术应用分析 [J]. 水 电水利 ,2020,8.