王燦輝

（國能（泉州）熱電有限公司，泉州 362804）

隨著國家對燃煤發(fā)電機組的大氣污染排放指標要求日趨嚴格，各燃煤機組必須嚴格控制排放粉塵、SO2、NOX排放濃度分別不高于10 mg·Nm-3、35 mg·Nm-3、50 mg·Nm-3。各燃煤機組在控制NOX方面大多進行低氮燃燒器改造和煙氣脫硝改造。選擇性催化還原（Selective Catalytic Reduction，SCR）煙氣脫硝技術(shù)是目前世界上先進的火力發(fā)電廠煙氣脫硝主流技術(shù)之一。為保證氮氧化物不超標，在變工況運行時存在過量噴氨現(xiàn)象，長時間后煙氣側(cè)就會形成硫酸氫銨黏結(jié)物附著在空預(yù)器表面，造成空預(yù)器堵灰、腐蝕，甚至影響整個鍋爐的安全運行[1]。

1 設(shè)備簡介

1.1 鍋爐設(shè)備概況

某電廠的鍋爐是哈爾濱鍋爐廠有限責任公司自主設(shè)計和制造的亞臨界自然循環(huán)汽包鍋爐，型號為HG-1025/17.4-YM28，為中間一次再熱、平衡通風、露天布置、固態(tài)排渣、靜電除塵的∏型鍋爐。鍋爐采用四角切圓燃燒方式，對燃燒器進行分級低氮燃燒器改造，同時在省煤器和空預(yù)器之間設(shè)置了SCR 脫硝系統(tǒng)。

1.2 脫硝系統(tǒng)整體情況

該機組脫硝系統(tǒng)由北京國電龍源環(huán)保工程有限公司總承包改造，其脫硝裝置配置垂直煙道3 層（2+1）脫硝層數(shù)設(shè)計，采用國產(chǎn)蜂窩式催化劑，高溫高塵布置形式，如圖1 所示。SCR 脫硝前的氮氧化物、氧量測量取樣探頭水平安裝在省煤器后噴氨格柵前的垂直煙道，SCR 脫硝后的氮氧化物、氧量測量取樣探頭以及氨逃逸率測點垂直安裝在SCR 反應(yīng)區(qū)后空預(yù)器前的水平煙道。在反應(yīng)區(qū)前后左右墻每層均設(shè)置6 臺聲波吹灰器，共計36 臺。該SCR 煙氣脫硝系統(tǒng)的還原劑制備采用液氨法方案，能實現(xiàn)在設(shè)計煤種及校核煤種下鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（Boiler Maximum Continue Rate，BMCR）處理100%煙氣量條件下的脫硝效率不低于87.5%，NH3逃逸量應(yīng)控制在0.000 25%以下。

圖1 高溫高塵布置形式

2 存在問題及其原因分析

2.1 存在問題

該電廠燃煤機組自從進行SCR 改造后，隨著機組的連續(xù)運行，空預(yù)器兩側(cè)差壓由1.8/1.9 kPa 上升至3.6/3.7 kPa，而且脫硝催化劑還存在積灰導(dǎo)致的催化劑失效的問題。氨逃逸數(shù)值從0.000 25%不斷攀升至0.001%，SCR 反應(yīng)效率下降，進一步增加了噴氨量，造成了惡性循環(huán)。隨著空預(yù)器的差壓上升，引風機出力不斷增加，存在失速的風險，嚴重影響了機組經(jīng)濟性和運行安全。

2.2 空預(yù)器堵塞的危害

空預(yù)器堵塞現(xiàn)象直接表現(xiàn)為空預(yù)器進出口差壓增大，導(dǎo)致煙氣流通不順暢，煙氣阻力增大，造成一次風量、二次風量和爐膛負壓波動，影響鍋爐的穩(wěn)定燃燒。同時，由于長期受到硫酸氫銨附著大量積灰和差壓大的影響，空預(yù)器上下軸承被附加了額外應(yīng)力，造成軸承的應(yīng)力損壞，嚴重時會導(dǎo)致空預(yù)器受熱面偏斜振動大。從經(jīng)濟角度分析，當空預(yù)器表面積灰嚴重時，空預(yù)器換熱效率大大下降，造成一次和二次風溫下降，排煙溫度上升，影響鍋爐燃燒效率，制約鍋爐出力。堵塞與積灰也會加快受熱面腐蝕，縮短受熱面的壽命[2]。

2.3 空預(yù)器堵塞的原因分析

（1）堵塞的機理。經(jīng)檢查，空預(yù)器堵塞的主要成分是硫酸氫銨，由煙氣中未反應(yīng)逃逸的氨氣和煙氣中的SO3經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)生成[3]。硫酸氫銨在不同的溫度下會呈現(xiàn)氣、液、固3 種狀態(tài)，而液態(tài)的硫酸氫銨黏性很強，其露點溫度約為148 ℃。當煙氣溫度低于露點溫度時，大量的硫酸氫銨會以液體形式附著在空預(yù)器表面，并且能吸附大量的飛灰，造成空預(yù)器堵灰。

（2）堵塞的主要原因。噴氨調(diào)整不當會導(dǎo)致氨逃逸超標，加快硫酸氫銨的生成。同時，空預(yù)器吹灰效果不佳，對附著在空預(yù)器中低溫區(qū)域的硫酸氫銨清除不及時，硫酸氫銨會隨著機組長期運行累積增加。另外，燃煤含硫或者含氮成分過多，導(dǎo)致生成的二氧化硫或者氮氧化物過多，進一步生成硫酸氫銨[4]。

3 控制措施

3.1 燃燒調(diào)整方面

經(jīng)過日常燃燒調(diào)整比對NOX參數(shù)過程中的實踐、摸索、分析和總結(jié)，對降低NOX采取以下措施。第一，認真做好入爐煤種煤質(zhì)分析，新到煤種應(yīng)嚴格履行試燒制度，試燒過程中加強氮氧化物、二氧化硫濃度變化的監(jiān)測，確認正常后方可繼續(xù)加大摻燒量。第二，低負荷運行時，鍋爐總風量小，煙道充滿度不夠，通過二次風擋板、再熱煙氣擋板或改變制粉運行方式調(diào)節(jié)脫硝入口煙溫使其處于脫硝系統(tǒng)催化劑最佳反應(yīng)溫度區(qū)間，以避免降低脫硝催化劑活性，降低氨逃逸率，同時保持上層制粉運行，提高火焰中心和綜合冷端溫度。第三，磨煤機風粉比匹配的情況下，盡量保持在下限運行，降低一次風量在鍋爐總風量的比例。第四，在環(huán)境溫度低時，盡量保持冷端綜合溫度在148 ℃以上，根據(jù)需要設(shè)計熱風再循環(huán)或者暖風器，在環(huán)境溫度低時投入運行[5]。第五，具備設(shè)計熱風再循環(huán)的鍋爐，應(yīng)在低負荷或者環(huán)境溫度低時開啟熱風再循環(huán)門，提高空預(yù)器冷端綜合溫度。第六，針對低氮燃燒器，盡量控制貼壁風門開度在50%以下，防止爐膛溫度過高引起熱力型NOX濃度的急劇上漲。在調(diào)整二次風門和啟停制粉系統(tǒng)時，操作不應(yīng)過快，調(diào)整過程需關(guān)注NOX濃度的變化以進行下一步的操作調(diào)整。第七，應(yīng)嚴格控制進口煙氣中NOX濃度小于550 mg·Nm-3。當超出時應(yīng)分析原因，調(diào)整鍋爐負荷或者制粉系統(tǒng)組合，盡可能降低濃度，保障SCR 入口NOX濃度在額定范圍以內(nèi)。第八，當機組投入自動增益控制（Automatic Gain Control，AGC）時，應(yīng)協(xié)調(diào)控制設(shè)定的負荷變化率不超過10 MW·min-1。在電網(wǎng)給定AGC 負荷指令波動較為頻繁，導(dǎo)致鍋爐燃料量和送風量波動較大時，SCR 入口NOX波動會比較劇烈，引起噴氨量變化量大，很可能造成氨逃逸率明顯增加。此時，應(yīng)人為將SCR 噴氨調(diào)節(jié)閥切換為手動，同時手動干預(yù)鍋爐氧量調(diào)整，盡可能使煤量、氧量波動平緩，避免因噴氨調(diào)節(jié)滯后導(dǎo)致的過量噴氨。

3.2 NOX 調(diào)整控制方面

對于進入SCR 的NOX的控制方面，主要以降低氨逃逸率為目的，從提高脫硝效率方面著手采取以下措施。第一，手動調(diào)整每根SCR 裝置入口噴氨支管的噴氨量，進行噴氨優(yōu)化調(diào)整試驗，使出口NOX和NH3分布更均勻，反應(yīng)更完全，降低氨氣逃逸質(zhì)量濃度，防止過量噴氨，提高SCR 裝置的可用率。第二，嚴格控制脫硝出口氨逃逸率不超過0.000 3%，必要時將噴氨調(diào)閥切換為手動調(diào)整進行觀察。第三，將噴氨調(diào)閥切換到手動，緩慢關(guān)小噴氨調(diào)門開度，減少噴氨量，直至脫硝出口NOX（凈煙氣NOX）出現(xiàn)上升才停止操作，以避免死區(qū)帶來的過量噴氨。第四，控制脫硝出口NOX排放濃度在43 ～50 mg·Nm-3，確保小時均值不超標，減少噴氨量。第五，開展運行氨耗量調(diào)整指標競賽活動，做到早調(diào)整和精細調(diào)整，降低噴氨量[6]。第六，當發(fā)現(xiàn)脫硝效率下降時，不要急于加大注入的產(chǎn)品氣量，而是先排查效率低的原因，再決定是否需要加大注入產(chǎn)品氣量，否則稍有不慎，容易造成產(chǎn)品氨氣逃逸率的升高。如果氮氧化物分析儀測量不準確，需聯(lián)系廠家對測量儀重新調(diào)試，并用標準氣體進行標定。第七，應(yīng)針對不同煤種或者不同的穩(wěn)定工況，多次對SCR 裝置入口每根噴氨支管的噴氨量進行優(yōu)化調(diào)整測試，通過開大噴氨噴嘴調(diào)閥觀察噴氨量的增加情況。脫硝系統(tǒng)出口處的NOX質(zhì)量濃度逐漸降低，氨氣逃逸率不上升，逐個確定每個SCR各噴氨支管的手動調(diào)閥的最佳開度，這樣能有效改善SCR 出口NOX分布均勻性，降低氨逃逸率。

3.3 設(shè)備治理方面

要保障設(shè)備的長周期運行，可靠治理是必不可少的環(huán)節(jié)。經(jīng)過長期的摸索總結(jié)，從運行和維護兩方面采取以下措施進行設(shè)備的治理。第一，保障空預(yù)器吹灰器正常使用，對于吹灰器故障、吹灰時間短等問題應(yīng)及時處理。控制空預(yù)器吹灰參數(shù)正常，吹灰時間足夠，按照“冷端-熱端-冷端”順序投入吹灰，發(fā)現(xiàn)空預(yù)器差壓上漲趨勢后，視情況投入連續(xù)吹灰。第二，加強對脫硝聲波吹灰器、省煤器輸灰系統(tǒng)的檢查，出現(xiàn)異常時要立即消除缺陷。第三，堅持“逢停必檢”原則檢查脫硝催化劑，及時更換失效的脫硝催化劑，清理催化劑上的積灰，保證催化劑的正?；钚?。及時清理空預(yù)器上的硫酸氫銨和積灰，必要時及時更換。第四，做好空預(yù)器漏風率控制，定期進行空預(yù)器漏風試驗檢查，利用機組停運或者檢修機會治理空預(yù)器漏風[7]。第五，按要求進行噴氨閥門活動試驗，發(fā)現(xiàn)堵塞結(jié)晶等故障導(dǎo)致閥門過調(diào)時，應(yīng)及時消除缺陷。第六，運行機組若發(fā)生空預(yù)器堵塞現(xiàn)象，可利用省網(wǎng)低谷降負荷進行空預(yù)器半側(cè)在線沖洗。第七，學(xué)習(xí)借鑒新脫硝分區(qū)優(yōu)化技術(shù)進行改造，降低氨逃逸率。第八，確?？疹A(yù)器進出口差壓檢測儀表校驗合格，工作正常，避免空預(yù)器存在泄漏或者堵塞現(xiàn)象。第九，制定標定SCR 出口煙氣成分分析的定期工作，確保煙氣成分測量準確。第十，做好設(shè)備的日常點檢工作，每天定期檢查整個系統(tǒng)是否存在泄漏，特別是涉及產(chǎn)品氣量的所有設(shè)備和管道，若有泄漏要及時聯(lián)系設(shè)備部進行處理。注意重點監(jiān)測反應(yīng)器進出口壓降、反應(yīng)器出口各煙氣分析儀、反應(yīng)器的壓力和溫度、公用區(qū)蒸汽溫度壓力等重點參數(shù)，發(fā)若現(xiàn)異常要及時分析原因，及時排除隱患，把系統(tǒng)恢復(fù)至正常的運行狀態(tài)。另外，每天檢查稀釋風機的運行情況，包括噪聲、振動、軸承溫度、潤滑情況等；每周檢查稀釋風機入口濾網(wǎng)的污染情況、連接部件的緊固情況；每月注意檢查風機的葉片是否黏附異物、聯(lián)軸器是否連接牢固等。

4 結(jié)語

文章針對某300 MW 機組鍋爐脫硝改造后空預(yù)器差壓高的問題進行深入的原因分析，針對性采取措施后，空預(yù)器堵塞現(xiàn)象基本得以解決。經(jīng)過長期運行后，空預(yù)器差壓不再大幅增加，保障了機組的安全和經(jīng)濟運行。