江蘇省國(guó)信集團(tuán)能源部 宋傳教 江蘇淮陰發(fā)電有限公司 邱瑋坤

摻燒泥煤對(duì)空預(yù)器柔性密封彈簧影響及預(yù)防措施

江蘇省國(guó)信集團(tuán)能源部 宋傳教 江蘇淮陰發(fā)電有限公司 邱瑋坤

近年來(lái)，火力發(fā)電廠為降低燃煤綜合成本，采用摻燒部分泥煤技術(shù)，但是采用該技術(shù)后帶來(lái)SCR氨逃逸量增加，引起回轉(zhuǎn)式空預(yù)器柔性密封彈簧故障，本文對(duì)此進(jìn)行分析并提出相關(guān)預(yù)防措施。

發(fā)電廠；SCR；氨逃逸；空預(yù)器柔性密封彈簧；形變；預(yù)防措施

江蘇淮陰發(fā)電有限公司現(xiàn)有兩臺(tái)300MW燃煤機(jī)組，鍋爐設(shè)計(jì)煤種為煙煤，近年來(lái)，隨著上網(wǎng)電價(jià)下調(diào)，電廠燃煤成本上升，為提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益，降低燃煤成本，公司針對(duì)兩臺(tái)機(jī)組燃煤鍋爐全年有計(jì)劃摻燒一定比例的泥煤，泥煤的熱值較常規(guī)燃煤的熱值低，摻燒泥煤后，機(jī)組接帶負(fù)荷時(shí)用空氣量增加，為保證NOx排放不超標(biāo)，噴氨量增加，氨逃逸量增加，硫酸氫氨的生成量增加，粘接在空預(yù)器密封彈簧上，導(dǎo)致回轉(zhuǎn)式空預(yù)器柔性密封彈簧出現(xiàn)故障。

1 機(jī)組概況

淮陰發(fā)電有限公司現(xiàn)有兩臺(tái)煤粉鍋爐，分別為#3、4爐，系哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的HG-1036/17.5-YM36型亞臨界中間一次再熱、自然循環(huán)、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、∏型、露天布置、全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)的燃煤鍋爐。

鍋爐采用5臺(tái)ZGM95G型中速磨直吹式冷一次風(fēng)機(jī)制粉系統(tǒng)，配煤方式為下三層磨煤機(jī)煤倉(cāng)為常規(guī)燃煤，上層兩臺(tái)磨煤機(jī)煤倉(cāng)配煤為泥煤，正常機(jī)組接帶負(fù)荷使用下層四臺(tái)磨煤機(jī)，最上層磨煤機(jī)處于熱備用。

2012年為減少兩臺(tái)機(jī)組回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)，將空預(yù)器密封由原來(lái)固定式密封改造為柔性接觸式密封。柔性接觸式密封系統(tǒng)安裝在徑向轉(zhuǎn)子格倉(cāng)板上，在未進(jìn)入扇形板時(shí)，柔性接觸式密封滑塊高出扇形板5mm-10mm。當(dāng)柔性接觸式密封滑塊運(yùn)動(dòng)到扇形板下面時(shí)，合頁(yè)式彈簧發(fā)生形變。密封滑塊與扇形板接觸，形成嚴(yán)密無(wú)間隙的密封系統(tǒng)。當(dāng)該密封滑塊離開(kāi)扇形板后，合頁(yè)式彈簧將密封滑塊自動(dòng)彈起，以此循環(huán)進(jìn)行。

根據(jù)國(guó)家環(huán)保政策，在鍋爐尾部煙道省煤器出口與空氣預(yù)熱器入口之間配有SCR脫硝系統(tǒng)。

SCR指選擇性催化還原技術(shù)。

SCR（Selective Catalytic Reduction ）脫硝工藝的原理是在催化劑的作用下，還原劑（NH3）在催化劑的作用下與煙氣中NOx化學(xué)反應(yīng)生成無(wú)害的氮?dú)夂退?，從而除去煙氣中的NOx。“選擇性”指還原劑氨和煙氣中的NOx發(fā)生還原反應(yīng)，而不與煙氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)。SCR催化反應(yīng)器的布置方式一般為高塵布置方式，即布置在省煤器和空預(yù)器之間的高溫?zé)煹纼?nèi)。在該位置，鍋爐出口煙氣溫度能夠滿足催化反應(yīng)的最佳溫度。催化反應(yīng)溫度一般在300℃～400℃。

基本化學(xué)反應(yīng)方程式：

副作用化學(xué)反應(yīng)方程式：

在SCR煙氣脫硝反應(yīng)過(guò)程中由于氨的不完全反應(yīng)，氨逃逸是不可避免的，逃逸的氨會(huì)同煤燃燒煙氣中時(shí)的SO3產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成硫酸氫氨和硫酸氨。

正常運(yùn)行控制SCR氨逃逸率在3ppm以下，最高不能超過(guò)10ppm，以減少硫酸氨和硫酸氫氨的生成。

2 密封彈簧故障情況

2015年5月2日在#4爐停爐期間，對(duì)#4機(jī)組空預(yù)器進(jìn)行常規(guī)內(nèi)部檢查，發(fā)現(xiàn)部分空預(yù)器冷端柔性密封合頁(yè)彈簧已工作不正常。下圖是正常密封彈簧和故障彈簧對(duì)比。（白色是硫酸氫氨粘結(jié)飛灰固態(tài)形成物）

正常彈簧

故障彈簧

#4爐A、B空預(yù)器冷端硫酸氫氨結(jié)露較重，部分硫酸氫氨粘結(jié)在柔性接觸式密封合頁(yè)彈簧本體上，影響合頁(yè)彈簧的正常彈性形變，長(zhǎng)時(shí)間形成塑性形變，當(dāng)密封滑塊運(yùn)動(dòng)到扇形板下面時(shí)，合頁(yè)式彈簧不再發(fā)生形變，導(dǎo)致滑塊與扇形板之間摩擦力增大，致使空預(yù)器驅(qū)動(dòng)力增大，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致合頁(yè)式彈簧損壞，本次檢查已發(fā)現(xiàn)部分合頁(yè)密封彈簧已損壞。如合頁(yè)式彈簧一直保持屈服狀態(tài)，導(dǎo)致滑塊與扇形板之間間隙變大，空預(yù)器漏風(fēng)變大，失去柔性接觸式密封意義。本次檢修中，對(duì)冷端的柔性接觸式密封進(jìn)行修復(fù)和更換處理。

3 密封彈簧故障原因

2014年本公司為提高經(jīng)濟(jì)效益，全年開(kāi)始有計(jì)劃摻燒泥煤，正常摻燒泥煤一次樣熱值為3500-4000大卡左右，灰分含量達(dá)47%左右。

摻燒泥煤后，為保證機(jī)組接帶負(fù)荷，機(jī)組制粉系統(tǒng)出力要增加，因而一次風(fēng)量也增加，導(dǎo)致機(jī)組火焰中心被抬高，鍋爐排煙溫度增加，氧量偏大，燃料型NOx生成量增加，SCR反應(yīng)器進(jìn)口NOx處于較高水平，為保證出口NOx濃度，致使噴氨量過(guò)大，造成氨逃逸量增加。另外，由于泥煤中含有水分較大，摻燒泥煤時(shí)易斷煤，斷煤時(shí)短時(shí)在爐膛形成富氧燃燒，短時(shí)間NOx含量增加，為保證機(jī)組出口NOx環(huán)保指標(biāo)合格，短時(shí)SCR噴氨量急劇增加，不能完全與NOx反應(yīng)，氨逃逸率增加，逃逸的氨和煙氣中的SO3反應(yīng)生成硫酸氫氨。

硫酸氫銨在不同的溫度下分別呈現(xiàn)氣態(tài)、液態(tài)、顆粒狀。在146℃-200℃溫度范圍內(nèi)為液態(tài)。液態(tài)的硫酸氫銨是一種粘性很強(qiáng)的物質(zhì)，會(huì)捕捉煙氣中飛灰，煙氣流經(jīng)空預(yù)器時(shí)，溫度逐漸降低，形成了粘結(jié)性極強(qiáng)的融鹽狀的積灰，很容易在空預(yù)器沉積，并促使大量飛灰附著于空預(yù)器，附著在空氣預(yù)熱器的柔性密封合頁(yè)彈簧上，隨著粘結(jié)量不斷增加，導(dǎo)致密封彈簧不能正常形變，致使空預(yù)器柔性密封失去作用。

4 預(yù)防措施

要保證空預(yù)器柔性密封合頁(yè)彈簧的正常運(yùn)行，就必須減少硫酸氫氨的生成量，根據(jù)硫酸氫氨化學(xué)反應(yīng)生成特點(diǎn)，制定了相關(guān)預(yù)防措施：

4.1 優(yōu)化噴氨調(diào)節(jié)自動(dòng)控制，改善噴氨、煙氣流場(chǎng)的分布均勻性，定期對(duì)SCR系統(tǒng)測(cè)量?jī)x表進(jìn)行校驗(yàn)、比對(duì)，提高SCR系統(tǒng)測(cè)量準(zhǔn)確性，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在滿足NOx排放要求的前提下盡可能減少?lài)姲绷?，有效控制脫硝系統(tǒng)氨逃逸率不超過(guò)3ppm，以減少硫酸氫氨的生成。

4.2 在鍋爐燃煤摻配環(huán)節(jié)對(duì)水份較低的泥煤采取直接摻燒，對(duì)水份較高的泥煤進(jìn)行晾曬轉(zhuǎn)運(yùn)烘干的措施，降低含水量，或直接采購(gòu)烘干型泥煤，保證磨組運(yùn)行中不斷煤，在有計(jì)劃啟停磨時(shí)應(yīng)提前對(duì)噴氨量進(jìn)行調(diào)整，控制氨逃逸率不超過(guò)3ppm。

4.3 嚴(yán)格控制入爐煤中硫含量，要求長(zhǎng)期運(yùn)行不超過(guò)0.8%，短期運(yùn)行（連續(xù)一周）不超過(guò)0.92%，最高不得超過(guò)鍋爐原煤種設(shè)計(jì)值。

4.4 在#4機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)以及斷煤等異常工況時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)加大干預(yù)力度，可根據(jù)爐內(nèi)燃燒工況變化情況及時(shí)調(diào)整燃燒及二次配風(fēng)方式，合理控制氧量2.5-3%，保證最佳過(guò)?？諝庀禂?shù)，控制爐膛出口NOx濃度不得超過(guò)400mg/m3，并可采取及時(shí)調(diào)用上層磨組及合理調(diào)整各層二次風(fēng)門(mén)風(fēng)量配比的運(yùn)行方式，以提高SCR進(jìn)口煙溫及空預(yù)器出口冷端綜合溫度。

4.5 擇機(jī)實(shí)施技改，在一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)入口加裝新型可翻轉(zhuǎn)暖風(fēng)器，在冬季環(huán)境溫度較低時(shí)及時(shí)投用，提高空預(yù)器冷端溫度。提高空預(yù)器冷端吹灰頻次，空預(yù)器吹灰器投入前，必須經(jīng)過(guò)充分的疏、放水以及暖管工作，同時(shí)為防止吹灰蒸汽凝結(jié)，應(yīng)確保蒸汽過(guò)熱度不低于130℃，并保證吹灰蒸汽壓力，及時(shí)將生成的硫酸氫氨融鹽消除。

4.6 控制鍋爐運(yùn)行時(shí)爐膛氧量，保持合適的過(guò)量空氣系數(shù)，優(yōu)先運(yùn)行中、下層磨組，降低NOX的生成量，減少SO3生成。

4.7 制定合理的預(yù)防性檢查措施，停爐時(shí)及時(shí)對(duì)空預(yù)器本體進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)空預(yù)器密封彈簧故障時(shí)及時(shí)進(jìn)行積灰清洗，恢復(fù)彈簧彈性，損壞時(shí)及時(shí)進(jìn)行彈簧更換。

5 結(jié)論

空預(yù)器柔性接觸式密封系統(tǒng)合頁(yè)彈簧起著至關(guān)重要的作用，合頁(yè)彈簧一旦卡塞或損壞，將使柔性接觸式密封失去作用，不僅影響鍋爐運(yùn)行的安全性而且使鍋爐效率顯著降低，因此在運(yùn)行中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視、調(diào)整和分析，嚴(yán)格執(zhí)行摻燒泥煤時(shí)減少硫酸氫氨生成的相應(yīng)的技術(shù)措施，保證空預(yù)器柔性密封系統(tǒng)設(shè)備具備良好的運(yùn)行狀態(tài)，減少空預(yù)器硫酸氫氨融鹽積灰，從而確保機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。