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        銅川電廠空預(yù)器差壓升高的原因分析及處理

        2018-03-21 02:52:57劉釗任天寶
        綜合智慧能源 2018年2期
        關(guān)鍵詞:煙氣

        劉釗,任天寶

        (華能銅川照金電廠,陜西 銅川 727100)

        1 設(shè)備情況概述

        華能銅川照金電廠(以下簡稱銅川電廠)一期工程2×600 MW機組的鍋爐是哈爾濱鍋爐廠HG-2070/17.5-YM9型亞臨界壓力,一次中間再熱,控制循環(huán)鍋筒爐。采用平衡通風(fēng),直流式燃燒器,四角切圓燃燒方式,設(shè)計燃料為煙煤。

        #2鍋爐配備2臺三分倉半模式R型回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器,型號為32.5-VI(T)-2500-QMR,一、二次風(fēng)分隔布置。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向為煙氣→二次風(fēng)→一次風(fēng),轉(zhuǎn)速1 t/h,立式布置。轉(zhuǎn)子直徑為13.5 m,換熱元件總高度為2 500 mm,轉(zhuǎn)子倉格裝有3層換熱元件,采用側(cè)抽布置方式,熱端換熱元件高度為1 000 mm、板材厚度0.5 mm、組件為HE4型碳鋼。中間層換熱元件高度為500 mm、板材厚度為0.5 mm、組件為HE4型碳鋼。冷端換熱元件高度為1 000 mm、板材厚度為0.8 mm、組件為HE2板型進(jìn)口脫碳鋼板表面涂搪瓷。

        脫硝系統(tǒng)采用選擇性催化還原法(SCR)脫硝工藝, 采用尿素?zé)峤庵苽涿撓踹€原劑,SCR系統(tǒng)的布置方式為高飛灰區(qū)布置方式,即將SCR布置在省煤器與空預(yù)器之間,每臺爐布置2只SCR反應(yīng)器,不設(shè)置反應(yīng)器旁路。脫硝系統(tǒng)按入口NOx濃度250 mg/m3(標(biāo)態(tài),下同)、處理100%設(shè)計工況煙氣量狀態(tài)下3年內(nèi)脫硝效率不低于80%,出口NOx濃度應(yīng)穩(wěn)定控制在50 mg/m3以下。催化劑采用蜂窩式催化劑,3層布置。

        2 空預(yù)器差壓升高原因分析及現(xiàn)狀

        2.1 原因分析

        銅川電廠脫硝系統(tǒng)采用的是SCR脫硝工藝。是指在催化劑的作用和在O2存在條件下,NH3優(yōu)先和NOx發(fā)生還原脫除反應(yīng),生成N2和H2O,而不和煙氣中的氧進(jìn)行氧化反應(yīng),其主要化學(xué)反應(yīng)式為:

        但是脫硝系統(tǒng)在運行溫度超過450 ℃時會導(dǎo)致催化劑加速老化。而當(dāng)溫度在300 ℃左右時,會發(fā)生副反應(yīng)生成NH4HSO4,其主要化學(xué)反應(yīng)式為:

        因為副反應(yīng)生成的NH4HSO4黏粘性很大,極易黏結(jié)在催化劑和空預(yù)器換熱元件上,會導(dǎo)致催化劑和空預(yù)器的差壓不斷升高甚至引起堵塞,影響鍋爐經(jīng)濟安全運行[1]。

        2.2 空預(yù)器差壓現(xiàn)狀

        自2014年10月#2機組進(jìn)行超凈改造后運行至今,空預(yù)器的差壓隨著脫硝系統(tǒng)的投入不斷升高,2017年5月以來,空預(yù)器差壓升高情況越來越嚴(yán)重,雖采取提高空預(yù)器冷端平均溫度,增加冷端吹灰頻次等手段,但效果不甚明顯,尤其2A空預(yù)器煙氣側(cè)差壓最高達(dá)到了2 050 Pa,超過設(shè)計值近500 Pa,導(dǎo)致引風(fēng)機運行電流大幅上升,嚴(yán)重影響了運行經(jīng)濟性,同時因空預(yù)器差壓升高,造成引風(fēng)機的最大出力限制,致使機組被迫限負(fù)荷運行。#2爐A空預(yù)器差壓近期變化情況見表1。

        表1 #2爐A空預(yù)器差壓近期變化情況

        3 處理方案

        3.1 解決思路

        通常情況NH4HSO4露點為147 ℃,當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到此溫度時,NH4HSO4以液體形式在物體表面聚集或以液滴形式分散在煙氣中,NH4HSO4是一種黏性很強的物質(zhì),極易黏附在物體上難以去除,而且有較強的吸潮性,當(dāng)溫度繼續(xù)升高至250 ℃以上,NH4HSO4由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)[2]。銅川電廠實際運行中鍋爐空預(yù)器冷端排煙溫度在110 ~150 ℃,所以NH4HSO4會隨著煙氣溫度的降低在空預(yù)器冷端區(qū)域不斷沉積,造成空預(yù)器差壓不斷上升。

        NH4HSO4堵塞空預(yù)器的常規(guī)處理方法有以下幾種。

        (1)停機更換空預(yù)器的蓄熱元件,徹底處理。但此種方法受電網(wǎng)負(fù)荷影響較大,需停運機組處理,檢修工期長,備品備件耗費大,同時會影響機組發(fā)電量,處理成本太高。

        (2)提高空預(yù)器的蒸汽吹灰壓力,增加空預(yù)器的蒸汽吹灰頻次。此方法只能起到緩解空預(yù)器差壓上升的作用,不能解決根本問題,同時還會加劇空預(yù)器蓄熱原件的磨損,降低設(shè)備的使用壽命。

        (3)采用在線高壓水沖洗,一般外委專業(yè)隊伍采取高壓水沖洗,沖洗水壓力最高可達(dá)60 MPa。此方法沖洗費用較高,沖洗方式控制不當(dāng)會造成空預(yù)器蓄熱原件沖損,沖洗不徹底還容易造成堵塞加劇,存在一定的安全風(fēng)險,也不能徹底解決空預(yù)器堵塞問題[3]。

        (4)對運行方式進(jìn)行調(diào)整,提升空預(yù)器冷端的排煙溫度到180~200 ℃,將NH4HSO4由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)或氣態(tài)。通過溫升法處理將NH4HSO4氣化來緩解空預(yù)器堵塞情況,從而降低空預(yù)器的差壓。此方法僅需對空預(yù)器排煙溫度進(jìn)行調(diào)整控制,只要能采取有效措施保證附屬系統(tǒng)設(shè)備運行安全即可,處理過程相對安全可靠,同時能夠徹底清除空預(yù)器冷端區(qū)域NH4HSO4沉積,解決空預(yù)器差壓上升問題。

        前3種方法會影響設(shè)備使用壽命,處理成本太高,且經(jīng)歷一定時間的運行周期后均會失效,都不能徹底解決空預(yù)器堵塞的實際困擾。經(jīng)過鍋爐專業(yè)人員調(diào)研兄弟電廠對空預(yù)器差壓上升的處理技術(shù)手段,結(jié)合銅川電廠空預(yù)器堵塞的實際情況,決定采取溫升法來處理NH4HSO4堵塞空預(yù)器的問題。

        3.2 溫升法處理方法

        溫升法處理空預(yù)器堵塞的原理是通過提高空預(yù)器冷端的排煙溫度到180~200 ℃,將NH4HSO4由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)或氣態(tài),通過將NH4HSO4氣化來緩解空預(yù)器堵塞情況,從而降低空預(yù)器運行差壓。

        針對#2機組A空預(yù)器堵塞日漸加劇的問題,經(jīng)鍋爐專業(yè)調(diào)研論證后,決定在2017年8月16日#2機組啟機過程中采取溫升法處理空預(yù)器堵塞缺陷。根據(jù)《溫升法處理#2機組A空預(yù)器壓差大技術(shù)方案》,在#2機組點火啟動過程,將2A空預(yù)器送風(fēng)側(cè)進(jìn)行隔絕,通過減少A空預(yù)器側(cè)一次風(fēng)和二次風(fēng)量的方法提高A空預(yù)器排煙溫度至180~200 ℃,促使附著空預(yù)器冷端的NH4HSO4在高溫下氣化分解,降低A空預(yù)器運行壓差。

        3.2.1 準(zhǔn)備工作

        脫硫?qū)I(yè)檢查一級吸收塔入口事故噴淋系統(tǒng)正??煽總溆茫?2機組并網(wǎng)前,保持A側(cè)送風(fēng)機停運,保持送風(fēng)機出口聯(lián)絡(luò)擋板關(guān)閉;#2機組點火后升溫過程中,通過減少A空預(yù)器側(cè)送風(fēng)量及一次風(fēng)量的方法,逐步提升A空預(yù)器側(cè)排煙溫度至180~200 ℃;A空預(yù)器側(cè)排煙溫度提升至150 ℃以上后,保持A空預(yù)器冷端蒸汽吹灰槍連續(xù)運行,A空預(yù)器側(cè)熱端和B空預(yù)器冷熱段蒸汽吹灰槍交替運行;#2機組通過加大煙氣余熱利用(MGGH)系統(tǒng)#1,#2煙氣冷卻器的循環(huán)水量,來降低電除塵入口煙溫;環(huán)化專業(yè)注意監(jiān)視脫硫一級吸收塔入口煙溫,溫度高時按照規(guī)程規(guī)定投入事故噴水進(jìn)行降溫;注意監(jiān)視脫硫入口煙塵含量變化,上升時及時增啟漿液循環(huán)泵;環(huán)化專業(yè)注意監(jiān)視電除塵運行情況,必要時提高電壓運行;A空預(yù)器差壓大處理正常后,先緩慢開啟A空預(yù)器二次風(fēng)側(cè)聯(lián)絡(luò)擋板降低排煙溫度,待排煙溫度恢復(fù)正常后再啟動A送風(fēng)機運行,恢復(fù)系統(tǒng)正常運行方式。

        3.2.2 安全注意事項

        保持A空預(yù)器冷端吹灰器連續(xù)運行,注意對吹灰槍實際運行情況檢測,保證良好的吹灰效果;若在試驗過程中發(fā)生A空預(yù)器碰磨明顯加劇,空預(yù)器電流擺動劇烈,應(yīng)立即停止進(jìn)行試驗;若A空預(yù)器出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象導(dǎo)致空預(yù)器跳閘,按空預(yù)器跳閘異常進(jìn)行處理,應(yīng)立即手動進(jìn)行盤車;注意對脫硫、除塵系統(tǒng)的監(jiān)控調(diào)整,避免污染物排放超標(biāo);由于A空預(yù)器側(cè)排煙溫度較高,導(dǎo)致對應(yīng)引風(fēng)機工作條件變差,引風(fēng)機軸承溫度有可能升高,所以要注意對應(yīng)引風(fēng)機軸承溫度,軸承溫度超過70 ℃時,應(yīng)啟動備用冷卻風(fēng)機;由于對應(yīng)A引風(fēng)機入口煙溫升高,引風(fēng)機大軸膨脹發(fā)生變化,注意引風(fēng)機軸承溫度及振動,發(fā)現(xiàn)引風(fēng)機振動有增大的趨勢時,應(yīng)立即通知設(shè)備部檢查并匯報部門相關(guān)管理人員,必要時終止試驗。

        3.3 效果評價

        在2017年8月16日#2機組啟

        動過程中,通過單側(cè)送風(fēng)機啟動運行,減少A空預(yù)器送風(fēng)量,提升A空預(yù)器出口煙溫至200 ℃,經(jīng)歷約3 h的高排煙溫度溫升處理,A空預(yù)器冷端沉積的NH4HSO4氣化分解,A空預(yù)器差壓顯著降低,#2爐A空預(yù)器差壓處理后變化情況見表2,對比相同工況下A空預(yù)器煙氣側(cè)差壓降低500 Pa,引風(fēng)機運行電流下降40 A,節(jié)能效果十分明顯。

        表2 #2爐A空預(yù)器差壓處理后變化情況

        4 結(jié)束語

        銅川電廠空預(yù)器差壓升高的問題,嚴(yán)重影響機組的安全經(jīng)濟運行,在此次啟機過程中,通過采取溫升法氣化分解空預(yù)器冷端的NH4HSO4堵塞,成功降低空預(yù)器差壓500 Pa,解決了機組運行過程中的重大問題,通過此次試驗總結(jié)制定了安全有效的溫升法處理措施,為脫硝系統(tǒng)和空預(yù)器的運行維護(hù)積累了寶貴的技術(shù)經(jīng)驗。

        [1]盧韜.提升煙溫降低空預(yù)器堵塞的經(jīng)濟分析[J].貴州電力技術(shù),2017,20(5),66-68.

        [2]陶澤.SCR法煙氣脫硝改造后基硫酸氫銨造成的空預(yù)器堵塞治理實踐[J].山東工業(yè)技術(shù),2017,23:14-16.

        [3]張國濱.空氣預(yù)熱器高壓水沖洗在鍋爐運行中的應(yīng)用[J].華電技術(shù),2015,37(10),42-44.

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