吳 超（內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古　呼和浩特　010206）

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脫硝機(jī)組空預(yù)器在線水沖洗技術(shù)的應(yīng)用

吳 超
（內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古呼和浩特010206）

摘要：為了達(dá)到環(huán)保部對(duì)于排放控制的要求，火力發(fā)電廠安裝了脫硝裝置。隨之而來的是空預(yù)器堵灰問題愈發(fā)嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了發(fā)電機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為了解決這一問題，托克托發(fā)電公司安裝了空預(yù)器在線水沖洗裝置，在機(jī)組不停運(yùn)的情況下，有效地降低了空預(yù)器的差壓，并且達(dá)到了節(jié)能的目的。

關(guān)鍵詞：脫硝；空預(yù)器；在線水沖洗；安全；節(jié)能

近年來，與燃煤有關(guān)的區(qū)域性和全球性的環(huán)境問題越來越突出，火力發(fā)電廠裝排放的主要污染物粉塵、氮氧化物等對(duì)人類的生存環(huán)境構(gòu)成直接危害。為更好地適應(yīng)“十二五”環(huán)境保護(hù)工作的新要求，內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電公司2號(hào)鍋爐于2014年5月的機(jī)組大修中加裝了脫硝系統(tǒng)，此系統(tǒng)是采用液氨制備脫硝還原劑，選擇性催化還原法（SCR）脫硝裝置。然而，隨著脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行，空預(yù)器的阻力呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，出現(xiàn)了空預(yù)器堵灰嚴(yán)重的狀況，不但降低了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，而且導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)頻繁失速，嚴(yán)重影響了機(jī)組安全運(yùn)行的可靠性。針對(duì)空預(yù)器堵灰嚴(yán)重的情況，托克托發(fā)電公司2號(hào)機(jī)組于2014 年11月04日對(duì)兩臺(tái)空預(yù)器進(jìn)行了在線高壓水沖洗，明顯緩解了空預(yù)器的堵灰情況，有效降低了風(fēng)機(jī)的電耗，保證了機(jī)組運(yùn)行的可靠性。

1 概況

（1）鍋爐設(shè)備。2號(hào)鍋爐為哈爾濱鍋爐有限責(zé)任公司引進(jìn)的美國ABB-CE燃燒工程公司技術(shù)設(shè)計(jì)制造的亞臨界、一次中間再熱、單爐膛、控制循環(huán)汽包鍋爐。

（2）空預(yù)器。鍋爐配置兩臺(tái)三分倉回轉(zhuǎn)空氣預(yù)熱器空氣預(yù)熱器，布置在爐膛后煙道下部，型號(hào)為 32VNT2060，豪頓華公司生產(chǎn)制造，在一次風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)入口風(fēng)道布置有暖風(fēng)器，冬季時(shí)投入。

（3）脫硝設(shè)備。脫硝系統(tǒng)采用選擇性催化還原法（SCR）全煙氣脫硝工藝。SCR反應(yīng)器布置在省煤器出口與空預(yù)器入口之間的高含塵區(qū)域，其裝置在鍋爐BMCR工況下進(jìn)行全煙氣脫硝。

2 空預(yù)器堵灰的原因分析

SCR煙氣脫硝裝置由于催化劑的存在，在SCR脫硝反應(yīng)器中發(fā)生大量的化學(xué)反應(yīng)，對(duì)空預(yù)器產(chǎn)生影響的主要是生成的硫酸氫銨。煙氣中部分SO2被催化氧化為SO3，從脫硝反應(yīng)器逃逸的部分氨與煙氣中的SO3和H2O反應(yīng)生成硫酸氫銨，增加了空預(yù)器堵塞和腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。硫酸氫銨牢固粘附在空預(yù)器蓄熱元件的表面上，使蓄熱元件發(fā)生積灰。經(jīng)驗(yàn)表明，空預(yù)器對(duì)硫酸氫銨結(jié)垢的反應(yīng)非常敏感。在增加了SO3轉(zhuǎn)化率后，硫酸露點(diǎn)通常上升5℃～10℃，空熱器冷端受硫酸腐蝕區(qū)范圍將上升到250mm～450mm，原有空氣預(yù)熱器的冷段高度就顯得不夠了。此外，SCR反應(yīng)器內(nèi)煙氣流速約為4m/s ～6m/s，勢(shì)必形成一定程度的積灰。為保證SCR催化劑的催化效果，在SCR內(nèi)配置的吹灰器將會(huì)把積灰吹入空預(yù)器，在空預(yù)器內(nèi)會(huì)形成堵灰。綜上所述，脫硝裝置安裝后，反應(yīng)生成的硫酸氫銨在空預(yù)器受熱面上的沉積是影響空預(yù)器堵塞的直接原因。

3 目前流行的空預(yù)器吹灰技術(shù)

目前，國內(nèi)有以下幾種比較流行的空預(yù)器吹灰方式。

（1）蒸汽吹灰：一定壓力和一定干度的蒸汽，從吹灰器噴口高速噴出，對(duì)積灰受熱面進(jìn)行吹掃，以達(dá)到清除積灰的目的。

（2）聲波吹灰：金屬膜片在壓縮空氣的作用下產(chǎn)生具有一定聲壓和頻率的聲波，鍋爐受熱面的積灰在聲波的作用下處于松動(dòng)和懸浮狀態(tài)，易被有一定速度的煙氣帶走，達(dá)到清理受熱面積灰的目的。

（3）弱爆吹灰：主要是使用空氣和可燃?xì)怏w（例如氫氣、乙炔氣、煤氣、液化氣和天然氣等）以適當(dāng)?shù)谋壤旌?，在特制的、一端連接噴管的爆燃罐內(nèi)經(jīng)高頻點(diǎn)火，產(chǎn)生爆燃，瞬間產(chǎn)生的巨大聲能和大量高溫高速氣體，形成強(qiáng)烈的壓縮沖擊波并通過噴管導(dǎo)入煙道內(nèi)，通過壓縮沖擊波對(duì)受熱面上的灰垢、鹽垢產(chǎn)生強(qiáng)烈的交變沖擊作用，使其表面積灰飛濺，隨煙氣帶走。

以上的三種吹灰方式主要適用于聚積的干松灰，對(duì)于物理化學(xué)結(jié)積的低溫粘結(jié)灰的清洗，有一定的效果，但是不明顯。水沖洗技術(shù)能較徹底地解決這個(gè)問題，但停爐后的水沖洗對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響較大，單側(cè)在線水沖洗可以保證一定的經(jīng)濟(jì)性，而如果在線水沖洗技術(shù)如果能不影響機(jī)組安全運(yùn)行的前提下，則能最大程度保證機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

表1　機(jī)組大修后空預(yù)器運(yùn)行參數(shù)表

圖1　機(jī)組空預(yù)器在線水沖洗系統(tǒng)圖

4 在線水沖洗技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

表1采集的是托電2號(hào)鍋爐加裝脫硝設(shè)備運(yùn)行后在負(fù)荷500MW情況運(yùn)行時(shí)空預(yù)器的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)。

從表1中可以看出隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的增加，空預(yù)器的煙氣側(cè)差壓逐漸增加，尤其是在環(huán)境溫度下降后（9月份開始）空預(yù)器煙氣側(cè)差壓增加的速度明顯加快。伴隨著差壓的增加，鍋爐的出力明顯受限，機(jī)組同一負(fù)荷正常運(yùn)行所需的總風(fēng)量明顯增加，導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)的電耗明顯增加。空預(yù)器堵塞嚴(yán)重導(dǎo)致管路阻力特性變化，風(fēng)道阻力特性變化導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度過大，引風(fēng)機(jī)在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)經(jīng)常落入性能曲線內(nèi)的不穩(wěn)定工作區(qū)，多次出現(xiàn)了失速現(xiàn)象，嚴(yán)重了影響機(jī)組的安全運(yùn)行。為避免引風(fēng)機(jī)出現(xiàn)失速現(xiàn)象，保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，不得不多次限制負(fù)荷，嚴(yán)重影響了機(jī)組的帶負(fù)荷能力。為解決空預(yù)器蓄熱元件阻力大的問題，托電公司與豪頓華公司合作在2號(hào)鍋爐空預(yù)器中增加一套豪頓華公司獨(dú)立研制的智潔清洗系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)2號(hào)鍋爐空預(yù)器蓄熱元件的在線高壓水沖洗，用以解決蓄熱元件堵灰的問題。安裝工作已在2014年5月的機(jī)組大修中空預(yù)器蓄熱元件改造期間完成。

表2　機(jī)組空預(yù)器在線水沖洗過程參數(shù)

如圖1所示，新增的空預(yù)器在線高壓水沖洗系統(tǒng)水源取自2號(hào)鍋爐爐側(cè)閉式冷卻水供引風(fēng)機(jī)水箱補(bǔ)水管道，進(jìn)過濾網(wǎng)后直接引入高壓水泵進(jìn)行加壓，由該清洗裝置噴嘴噴出，清除空預(yù)器冷端蓄熱元件上的灰垢。空預(yù)器在線高壓水沖洗系統(tǒng)運(yùn)行方式為間歇運(yùn)行，且間隔時(shí)間較長。該清洗裝置安裝在空預(yù)器煙氣出口處，每臺(tái)空預(yù)器一臺(tái)。與常規(guī)蒸汽吹灰器類似，為半伸縮型式設(shè)計(jì)，外部占用空間小。此外，此套裝置的爐內(nèi)槍管可實(shí)現(xiàn)在線檢修、維護(hù)，在不停爐的情況下，可更換噴嘴。該清洗裝置安裝有手動(dòng)調(diào)壓閥、氣動(dòng)調(diào)壓閥、安全溢流閥和蓄能器，確保管路的壓力可調(diào)、可控、穩(wěn)定。

2014年11月04日2號(hào)鍋爐對(duì)兩臺(tái)空預(yù)器進(jìn)行了在線高壓水沖洗。

沖洗原則：每個(gè)槍管6個(gè)噴嘴，總行程為1000mm，每次沖洗時(shí)第一個(gè)沖洗周期，啟動(dòng)高壓水槍后應(yīng)觀察空預(yù)器電流、出口煙溫變化情況采取分段逐步加壓（10MPa、20MPa、30MPa各維持約10分鐘，待電流和煙溫平穩(wěn)后再次加壓），防止大流量沖洗水進(jìn)入導(dǎo)致空預(yù)器運(yùn)行異常。單側(cè)沖洗，先沖洗B側(cè)空預(yù)器，結(jié)束后再?zèng)_洗A側(cè)空預(yù)器。

沖洗過程需要注意的事項(xiàng)：

（1）沖洗過程中注意監(jiān)視風(fēng)煙系統(tǒng)參數(shù)：空預(yù)器運(yùn)行電流、煙氣側(cè)壓差、爐膛壓力、空預(yù)器運(yùn)行聲音、報(bào)警、送、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)電流、動(dòng)葉開度等。

（2）沖洗過程中嚴(yán)密監(jiān)視電除塵二次電流及排灰情況，防止因煙氣含水大影響電除塵工作。

（3）空預(yù)器高壓沖洗水取自2號(hào)爐閉式水系統(tǒng)母管，沖洗過程中檢查母管壓力不低于0.5MPa。

（4）空預(yù)器電流擺動(dòng)大于10A（額定電流16.5A的）時(shí)，就地檢查運(yùn)行情況；電流擺動(dòng)至12A時(shí)，立即停止高壓水泵退出底部高壓水槍。

（5）沖洗過程中，監(jiān)視空預(yù)器出口煙道排灰管道排灰情況，發(fā)現(xiàn)灰量過大或灰中帶水，及時(shí)清理保證排灰暢通。

（6）嚴(yán)密監(jiān)視空預(yù)器出入口溫度，沖洗過程中該側(cè)排煙溫度（或電除塵入口煙溫）降幅在20℃以內(nèi)，控制該側(cè)空預(yù)器出口排煙溫度均值不低于110℃，一、二次熱風(fēng)溫度不低于260℃。

（7）高壓水沖洗完畢后，應(yīng)立即恢復(fù)蒸汽吹灰，避免煙道中積灰吸濕后增加煙道重量引起事故。

（8）高壓沖洗水系統(tǒng)一旦帶壓，冷水就進(jìn)入空預(yù)器煙氣側(cè)，故巡檢進(jìn)行現(xiàn)場操作前和吹灰槍退出到位后，重點(diǎn)監(jiān)視氣動(dòng)卸荷閥的動(dòng)作情況。

沖洗相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

由表2和實(shí)際運(yùn)行情況看出：

（1）在機(jī)組負(fù)荷和鍋爐總風(fēng)量基本不變的情況下，空預(yù)器電流平穩(wěn)幾乎無波動(dòng)，運(yùn)行正常無卡澀或者摩擦現(xiàn)象，空預(yù)器在線水沖洗在小流量沖洗的情況下對(duì)鍋爐的空預(yù)器運(yùn)行情況無明顯不利影響。但是這種方式對(duì)于受熱面是否有械破壞或者熱變形和焊縫開裂，現(xiàn)在還沒有相關(guān)的研究，無法得出一個(gè)準(zhǔn)確的結(jié)論。

（2）在沖洗過程中，空預(yù)器煙氣側(cè)差壓不斷下降，A側(cè)空預(yù)器煙氣差壓由2.4kPa下降至1.5kPa，降幅達(dá)0.9kPa。B側(cè)空預(yù)器煙氣差壓由2.4kPa下降至1.2kPa，降幅達(dá)1.2kPa。數(shù)據(jù)基本達(dá)到了機(jī)組大修后機(jī)組剛開始運(yùn)行的狀態(tài)，空預(yù)器在線水沖洗的效果非常好。

（3）排煙溫度的影響很小，在11∶00～14∶00進(jìn)行B側(cè)空預(yù)器水沖洗后，B側(cè)排煙溫度下降了大概2℃。在15∶00～19∶00A側(cè)空預(yù)器水沖洗后，A側(cè)排煙溫度下降了大概2℃。

（4）水沖洗結(jié)束后，A側(cè)空預(yù)器二次風(fēng)側(cè)差壓由1.03kPa下降至0.63kPa，減小了大約0.4kPa，B側(cè)空預(yù)器二次風(fēng)側(cè)差壓由1.03kPa下降至0.66kPa，減小了大約0.37kPa。

（5）從沖洗前后的數(shù)據(jù)看，水沖洗顯著地降低了三大風(fēng)機(jī)的電耗，引風(fēng)機(jī)電流下降了大約60A，一次風(fēng)機(jī)電流下降了大約20A，送風(fēng)機(jī)電流下降大約5A，三大風(fēng)機(jī)的電流總共大約下降了150A。

（6）兩側(cè)引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度下降大約8%，這樣有效避免了在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)引風(fēng)機(jī)落入不穩(wěn)定區(qū)域。

（7）從就地輸灰情況和電除塵出口的含水量看，沖洗水很快被低溫?zé)煔馑?，小流量的水沖洗基本沒有影響電除塵的運(yùn)行，含水量基本維持在5.5%未變，就地也未出現(xiàn)積灰板結(jié)輸灰不暢的情況。

大概計(jì)算一下，沖洗后三大風(fēng)機(jī)的電耗下降對(duì)于機(jī)組廠用電率的影響

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，廠用電率每下降1%，煤耗降低3.4g/kWh；排煙溫度每下降10℃，煤耗降低1.7g/kWh。那么，此次空預(yù)器在線水沖洗后煤耗降低了3.4×0.321 ＋1.7×0.2＝1.43g/kWh。

結(jié)語

綜上所述，托克托發(fā)電公司2號(hào)鍋爐進(jìn)行的空預(yù)器在線水沖洗，有效解決了空預(yù)器的堵灰，降低了三大風(fēng)機(jī)的電耗和機(jī)組的煤耗，同時(shí)在沖洗過程未出現(xiàn)影響機(jī)組運(yùn)行的情況，避免了因?yàn)橥t帶來的經(jīng)濟(jì)影響，達(dá)到了安全、節(jié)能的效果。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號(hào)：TK411

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