文 勇
(江蘇省太倉市太倉港協(xié)鑫發(fā)電有限公司,江蘇 蘇州215433)
隨著脫硝系統(tǒng)運行時間的增加,脫硝催化劑會逐漸發(fā)生堵灰情況,嚴重影響機組的安全經(jīng)濟運行。從2013年12月份開始,太倉港協(xié)鑫發(fā)電有限公司(以下簡為本公司)3、4、6號爐脫硝催化劑差壓緩慢增大,4A側(cè)脫硝催化劑差壓增加最多,300MW負荷下差壓達到500Pa,比正常運行差壓高200Pa;3B側(cè)催化劑差壓較正常差壓高100Pa,6A、6B側(cè)催化劑差壓較正常差壓高50Pa,都有堵灰的跡象。春節(jié)調(diào)停期間分別對3臺機組催化劑堵灰進行了清理,清理后催化劑差壓基本恢復正常。根據(jù)3臺機組催化劑堵灰情況,分析了原因,并明確了防止催化劑堵灰的措施,計劃在機組檢修期間進行治理。
本公司4臺鍋爐為上海鍋爐廠制造的SG-1036/17.47-M868亞臨界、一次中間再熱、控制循環(huán)汽包爐、單爐膛、Π型結(jié)構(gòu)、平衡通風,四角切圓燃燒、擺動燃燒器調(diào)溫、固態(tài)排渣,全鋼架懸吊式結(jié)構(gòu)、露天布置、正壓直吹式制粉系統(tǒng)。設計煤種為神華煤。
本公司三期(2×320MW)機組煙氣脫硝工程采用選擇性催化還原法(SCR),催化劑層數(shù)按2層運行1層備用設計。在設計煤種鍋爐最大連續(xù)出力工況、處理100%煙氣量、1層催化劑條件下脫硝效率不小于65%。脫硝系統(tǒng)主要工作流程:液氨通過卸氨壓縮機的作用從液氨槽車中送入液氨儲罐,減壓節(jié)流后進入氨蒸發(fā)器,經(jīng)熱水浴加熱后蒸發(fā)為氣氨,再進入氣氨緩沖罐,通過調(diào)節(jié)閥和輸送管道進入脫硝反應系統(tǒng),經(jīng)稀釋空氣稀釋后通過噴氨格柵與煙氣均勻混合,通過導流板和整流裝置后進入SCR反應器催化反應區(qū),在催化劑的作用下氨與NOx反應,NOx轉(zhuǎn)化為N2和H2O,處理后的煙氣進入空氣預熱器進行熱交換。
由于公司脫硝系統(tǒng)屬后增裝系統(tǒng),現(xiàn)場空間受限,脫硝煙道不利于煙氣流場的均勻分布,加之脫硝煙道導流板及吹灰器布置不合理,經(jīng)過長時間的運行后反應器內(nèi)部積灰嚴重,導致脫硝催化劑大面積堵塞、催化劑活性失效加劇,脫硝耗氨量增加、效率下降,也使脫硝反應器運行差壓大幅上升,機組安全經(jīng)濟運行受到嚴重影響。
春節(jié)調(diào)停期間,先后對4、3、6號爐脫硝內(nèi)部積灰情況進行檢查,經(jīng)分析發(fā)現(xiàn),造成各臺爐脫硝催化劑堵灰的主要原因有以下幾點:
脫硝入口導流板設計不合理,在煙道內(nèi)形成局部低速區(qū),此處飛灰沉積形成灰堆,檢查3、4、6號爐脫硝入口煙道導流板灰堆積較多且板結(jié)硬化,此處的灰脫落后,聲波吹灰器無法清除就會造成催化劑堵灰,4B側(cè)和6A側(cè)堵灰主要是此因素造成的。
脫硝催化劑上部工字鋼梁兩側(cè)及上部也會形成飛灰沉積并形成板結(jié)狀,在堆積高度達到一定程度及積灰受到震蕩后落下堵塞催化劑,因瞬間落下的板結(jié)狀積灰不能隨煙氣及時排走,導致堵塞部位積灰越來越多,從而大面積堵塞催化劑。
煙氣中的焦粒(俗稱爆米花灰)被帶入脫硝裝置,造成催化劑上部鐵絲網(wǎng)堵塞,3、4、6號爐脫硝催化劑上部鐵絲網(wǎng)上都存在焦粒。3、4號爐摻燒菲律賓煤期間鍋爐結(jié)焦加劇,可能有部分焦粒被帶入催化劑。檢查6號爐催化劑上部焦粒也較多,但6號爐未摻燒菲律賓煤,主要摻燒褐煤,說明不完全是由于摻燒菲律賓煤造成,其他煤種也存在此現(xiàn)象。目前這種焦粒產(chǎn)生的原因不明。
聲波吹灰器不能完全覆蓋所有催化劑,存在吹灰死角,另外聲波吹灰器膜片老化存在發(fā)聲不正常的情況。3、4號爐多個聲波吹灰器發(fā)聲尖銳,6號爐聲波吹灰器聲音較小。根據(jù)催化劑內(nèi)部積灰檢查情況發(fā)現(xiàn),有的吹灰器遠端積灰較多,說明吹灰器吹灰效果差,有的在吹灰器口處就有大量灰堆積,說明此聲波吹灰器工作不正常。
3、4號爐催化劑的運行時間遠遠超過設計的使用壽命16 000h,催化劑的活性降低,也是造成3、4號爐脫硝催化劑堵塞的一個因素。
煙氣流向與煙道不平行,形成煙氣分離現(xiàn)象,會出現(xiàn)局部低速區(qū),煙氣中粉塵由于重力作用沉積。此種情況應改進脫硝入口煙道導流板布置,檢修期間進行處理。
工字鋼梁兩側(cè)積灰并形成板結(jié),在堆積高度達到一定程度及積灰受到震蕩后落下堵塞催化劑,導致堵塞部位積灰越來越多,從而大面積堵塞催化劑。在工字鋼梁兩側(cè)加裝鋼板消除易積灰空間。目前5、6號爐已經(jīng)進行了改造,3、4號機組C修期間進行。
為有效地清除顆粒狀焦粒,建議在省煤器出口設置金屬絲網(wǎng)攔截,并配置蒸汽吹灰器,定期進行吹灰,以防止金屬絲網(wǎng)堵塞;另外建議在省煤器至脫硝入口煙道處加裝灰斗,使大顆粒的焦粒落入灰斗。
3、4號機組每層催化劑只安裝3個聲波吹灰器,催化劑有一個角沒有布置聲波除灰器,存在吹灰死角,在檢修期間加裝一個;加強聲波吹灰器的維護,將聲波吹灰器列入定修項目,定期進行檢修維護。
本次3、4號爐脫硝催化劑孔內(nèi)堵塞的灰沒有完全清除,隨著運行時間的增加,堵灰還會加劇,建議利用C修機會對催化劑再生,徹底清除催化劑孔內(nèi)的積灰恢復催化劑活性,另外建議3、4號爐再增加一層催化劑。
在脫硝催化劑上方加裝吸灰或壓縮空氣吹灰裝置,當催化劑輕微積灰時可以停止脫硝噴氨,打開脫硝系統(tǒng)檢查孔進行人工吸灰或吹灰。4號機組曾在運行中打開檢查孔進行催化劑上部吹灰,但由于大顆粒的焦粒無法清除,只能清除細灰,大顆粒和板結(jié)的灰不能通過催化劑孔,只能采取吸出的方式清除。
本公司脫硝系統(tǒng)投入運行20 000h左右,脫硝催化劑均發(fā)生堵灰現(xiàn)象,影響機組的安全經(jīng)濟運行,通過機組調(diào)停對催化劑堵灰進行了清除,但由于停機時間短,防止脫硝系統(tǒng)堵塞的設備治理工作未實施,目前催化劑堵灰的原因及采取的治理措施已基本明確,待機組檢修期間進行脫硝系統(tǒng)優(yōu)化、治理。春節(jié)調(diào)停催化劑清灰后,差壓基本恢復正常,脫硝效率、噴氨量、氨逃逸在正常范圍。公司還制定了防止脫硝催化劑堵塞的技術措施,及時監(jiān)督跟蹤催化劑差壓變化趨勢,控制噴氨量,增加聲波吹灰器頻次來防止和減輕催化劑堵塞的發(fā)生。
[1]湯璐,程勇,趙國躍.神華煤在非設計煤種鍋爐上的燃用技術[A].全國火電100MW級機組技術協(xié)作會第四屆年會論文集[C],2006