关于火电机组深调期间锅炉烟风道积灰的研究

关于火电机组深调期间锅炉烟风道积灰的研究

牛海鑫

（内蒙古大唐国际锡林浩特发电有限责任公司 026000）

摘 要：随着大容量火电机组参与电网深度调峰，低负荷下锅炉尾部烟道积灰是火电机组为了应对深调负荷时比较棘手的问题，尤其是高灰分燃煤，面对低负荷下整个烟道烟气流速低的情况下，如何做好尾部烟道积灰监测和处理，显得尤为重要，本文从积灰原因分析开始，逐步分析各项措施，并经过现场实际验证，对存在类似问题的锅炉具有指导意义。

关键词：积灰 深调 烟风道 氨逃逸 漏风

引言：随着社会经济总体发展水平提升以及大电网、大互联、新型电力系统构架建设的发展进步，区域负荷峰谷差持续增大，原承担基础负荷功能的大机组也在不断投入到深度调峰工作中，给火电机组锅炉安全运行带来了极大地挑战。在全国能源保供和节能降碳的双重背景下，各火电企业主动出击，通过深调改造和节能技改等工作，获得企业盈利的新增长点，但也存在因煤质变化引发新的锅炉运行安全问题。

一、机组运行工况介绍

某发电企业1号机组锅炉原设计燃烧煤种为劣质褐煤，收到基灰分为19.01%，校核煤种收到基灰分为25%，运行中通过采取不同比例的配煤掺烧方式进行入炉燃烧，但机组检修停机后发现部分烟风道存在积灰的情况。

1.1、机组负荷情况

1号机组在检修停运之前连续运行203天，各运行负荷段占比如下表，其中深调阶段占比达45.70%。

1.2、配煤掺烧情况

1号机组运行过程中按月对配煤掺烧情况进行了统计，各月掺烧劣质煤比例如下。

1.3、燃煤化验情况

1号机组配煤掺烧阶段，燃煤质量水平稳定性较差，按月对煤质情况进行了统计，主要参数如下。

1.4、省煤器灰斗料位情况

1号机组省煤器及除尘器各灰斗料位偶尔出现高料位情况，各月省煤器灰斗连续料位情况统计如下。

1.5、空预器差压情况

1号机组空预器差压随着配煤掺烧量增加逐步增加，各月空预器差压统计如下。

二、积灰发展过程

1号机组停运后进入烟道内部检查发现省煤器灰斗、省煤器出口烟道水平段、脱硝装置、空预器、低温省煤器、除尘器均存在大量积灰，其中A侧烟道较B侧烟道积灰量大，A侧疏松积灰呈现粗颗粒非结晶状、硬质积灰呈现结晶状。

根据省煤器出口水平段积灰分层现象分析可以初步判断，积灰过程分为三个阶段，1-3月份、4月上旬、4月15日之后，三个阶段的积灰分别为粗粒深色、细灰浅灰色、大颗粒深色，如下表统计。

三、原因分析

1.1、配煤掺烧影响

    随着配煤掺烧量逐步增加，入炉煤收到基灰分、硫份逐步增加，高灰分、高硫份、低热值燃煤形成的积灰量明显增加，省煤器输灰不畅，灰斗多发高料位，无法输送的粗颗粒飞灰随烟气后移，高硫份燃煤造成烟气中二氧化硫增加，转化为三氧化硫的总量增加，空预器出口酸露点温度升高，容易形成空预器及后续环保设备冷端低温腐蚀和积垢。

1.2、省煤器输灰影响

省煤器灰斗输灰不畅，仓泵无平衡阀，排堵阀靠近尾部烟道B侧，排堵阀开启后烟道B侧灰斗优先排灰，落料时容易造成输灰管线堵管，影响了输灰的正常进行，从而导致部分灰斗多发高料位，加速省煤器大灰斗及烟道水平段积灰的形成。省煤器灰斗满灰后积灰积存在灰斗后方烟道水平段，从而影响了烟道两侧烟气流场分布，导致烟道A侧烟气流量小、B侧烟气流量增加。

1.3、低负荷影响

1号机组深调阶段占比时长大，省煤器出口双侧烟道烟气流速40%THA时设计为6.1/1.3m/s，低负荷期间低过挡板开度较小，低再挡板开度大，锅炉尾部双竖井前烟道流速高于设计值，后烟道流速低于设计值甚至低于1 m/s，大量积灰通过低再侧竖井通流，积灰积存在省煤器灰斗上方的斜坡段，可能形成大量积灰无法及时带走，遇有高负荷或工况扰动时积灰被烟气带入灰斗。

1.4、脱硝氨逃逸影响

省煤器出口烟道烟气流量出现偏差后，为控制脱硝出口环保参数不超标，脱硝装置A侧供氨量未随之调整，导致A侧氨逃逸增加，A侧低烟气流速和氨逃逸影响后续空预器、除尘器、低省的正常运行，形成的硫酸氢铵和积灰，加剧了烟道A侧烟气流量的降低，在A空预器换热量未调整的情况下，排烟温度下降。通过历次检修来看，脱硝稀释风管存在积灰及堵管现象，由于脱硝稀释风取自热一次风，漏入大量烟尘的热一次风导致脱硝喷氨支管堵塞，影响脱硝喷氨流场均匀性，喷氨量增加，氨逃逸增大，加剧了脱A侧空预器硫酸氢铵的形成和积垢。

1.5、空预器漏风影响

A空预器漏风导致排烟温度降低，空预器冷端存在低温腐蚀和积灰的现象，导致A空预器差压增加，A空预器漏风率增大加剧了整个A侧烟道的积灰和低温腐蚀，烟气流量进一步减少，堵灰现象进一步加剧，A空预器换热能力降低，空预器出口热一、二次风温下降，一二次风差压摆动。

1.6、低温省煤器阻力影响

    低温省煤器设计为鳍片式，鳍片间隙较小，当烟气中的烟尘含量较大时并伴有硫酸氢铵时，存在堵塞在鳍片间隙的可能，烟气酸露点的提高可能加剧低温省煤器受热面管束间隙的堵灰和低温腐蚀现象，原设计额定工况下阻力为258Pa,实际运行中阻力为459Pa，阻力明显增加。

1.7、空预器出口烟道阻力不同影响

    两台空预器出口分别引出两条至电除尘器的烟道，由于现场实际位置的布置，靠近A侧空预器出口外侧的烟道长度较其他烟道长约12米，同时增加两个弯头，整个烟道的沿程阻力明显增加，容易导致A侧烟道阻力增加，从而导致积灰量增加。

四、采取的措施及成效

1.1、脱硝稀释风风源改造，由设计使用热一次风改造为冷一次风再加热系统，改变氨空混合后的管道积灰情况，技术改造后供氨母管及支管未发生堵塞现象，喷氨均匀性大大提升。

1.2、脱硝反应区增加备用催化剂层，增加催化反应效果，减少不同负荷下的喷氨量和降低氨逃逸量，技术改造后脱硝装置出口氮氧化物及氨逃逸明显降低，氮氧化物脱除效果显著提升。

1.3、通过调整省煤器输灰系统运行方式，增加省煤器各灰斗平衡阀，确保仓泵能够正常落灰，维持输灰系统稳定运行，确保省煤器左右两侧灰斗料位均匀下降增加省煤器输灰系统出力，改造后省煤器灰斗输灰明显畅通，省煤器灰斗多发高料位未再发生。。

1.4、根据全厂来煤结构，及时、合理调整配煤掺烧方式，适当降低高灰分、高硫分煤掺配比例，满足环保设备运行要求，从源头上降低烟道积灰风险。

1.5、按期开展空预器漏风率试验，掌握空预器漏风情况，配合检修有效治理空预器漏风，空预器漏风率从8.5%降至5.2%，减少漏风对空预器低温段及后续设备的影响。

1.6、定期开展脱硝喷氨流场均布试验，脱硝供氨支管测温和防堵检测，发现存在支管低温异常，及时采取措施，区域喷氨均匀性提升明显。

1.7、监督运行人员加强脱硝供氨量调整，合理控制两侧烟道出口氮氧化物浓度，减少氨逃逸量，降低硫酸氢铵产生的机率。

1.8、增加省煤器灰斗上方烟道水平段和低省出口烟道水平段取负压装置，安排人员定期进行取负压工作，便于及时判断水平段积灰情况，对监督烟道安全运行意义重大。

结论

锅炉尾部烟道积灰是火电机组为了应对深调负荷时比较棘手的问题，尤其是高灰分燃煤，面对低负荷下整个烟道烟气流速低的情况下，如何做好尾部烟道积灰监测和处理，显得尤为重要，本文从积灰原因分析开始，逐步试验各项措施，对存在类似问题的锅炉具有指导意义。

作者简介：牛海鑫，工程师，长期从事褐煤电站锅炉燃烧运行优化与调整工作。