燃煤锅炉加装脱硝装置后对锅炉的影响

刘慧帆（茂名臻能热电有限公司,广东 茂名 525000）



燃煤锅炉加装脱硝装置后对锅炉的影响

刘慧帆
（茂名臻能热电有限公司,广东 茂名 525000）

摘 要:面对日益严峻的环保排放要求，我国大部分燃煤机组都完成了脱硝改造，以期降低烟气中NOx的排放。但是增设脱硝装置后，机组运行的安全性和经济性却受到了一定程度影响。本文从理论上分析研究了脱硝装置造成烟道堵塞加剧的机理，也从实际运行中总结了因为烟道堵塞引起风机喘振的实际案例，最后提出了有效降低烟道堵塞的运行调整措施，旨在分析讨论如何在运行方面将机组的安全性危害和经济性损失降到最低。

关键词：脱硝；烟道堵塞；喘振；运行调整

0 引言

我国的能源消费主要以燃煤为主，而煤的燃烧会产生SO2、NOx、粉尘等废弃物。约有90%的SO2、67%的NOx、70%的烟尘排放都来自于煤的燃烧[1]。为了保护环境，几乎所有的燃煤机组都装设了脱硫和除尘装置，而截至2014年底，我国大部分燃煤机组也应要求基本完成了脱硝装置的安装改造，以期达到洁净排放的目的。可是随着燃煤机组脱硝装置投运率的提高，烟道堵塞的问题却日益加剧了。

1 脱硝装置加剧烟道堵塞的理论分析

一般锅炉增加烟气脱硝系统后烟道的烟气阻力会增加1kPa左右，空气预热器出口段烟气负压增加较多，使得空气预热器漏风差压升高，烟温有所下降。燃料中的硫分在燃烧过程中会产生SO2和SO3，SCR烟气脱硝装置在催化剂V2O5的作用下将更多的SO2转化为SO3，如式1。

一般情况下脱硝效率越高，SO2向SO3的转换率也越高，导致烟气中的酸露点温度有所提高，当排烟温度低于酸露点温度时就会使硫酸蒸汽凝结，进而加剧空气预热器冷端腐蚀和堵塞的可能性。

催化剂中的氨与烟气中的NOx反应或者被氧化后，多余的氨被排入下游烟道。烟气中的氨与SO3接触在适当的温度条件（约在230℃左右）下生成硫酸氢铵和硫酸铵，如式2和式3[1]。

硫酸氢铵可能沉积在空气预热器中温段及冷段，由于具有很强的粘附性，会吸附烟气中的颗粒物，造成大量灰分粘附在换热器金属表面和层间，引起换热元件堵塞，使得空气预热器的烟气阻力增加、换热效率降低，甚至无法正常运行的现象。

2 举例烟道堵塞引起的风机喘振事故

茂名臻能热电有限公司#7机组采用DG1920/25.4-Ⅱ2型锅炉，选用三分仓回转容克式空气预热器，且烟气脱硝装置随机组建设配套完成[2]。

2015年8月19日#7机组带负荷585MW时，A送风机发生喘振，当时电机电流骤降22A左右，风机出口压力降低了1000Pa，而锅炉炉膛负压也立刻骤降200Pa左右，同时还造成了机组风量的波动。现场检查时，能明显听到A送风机风道内声音增大，风机振动也随之增加，出现明显的喘动现象。

事后，通过分析机组各项运行参数，以及结合现场观察到的情况，判断这起送风机喘振事故正是因为风道堵塞不畅引起。查询参数可以发现，B空气预热器进出口压差已达2600Pa左右，而A空气预热器进出口压差更是高达3000Pa以上。这说明空气预热器的堵塞问题已经非常严重了。

3 问题分析及调整措施

茂名臻能热电有限公司有3台在运行机组，旧机组在脱硝改造前，基本没出现过风道堵塞问题，而且空气预热器进出口压差也能控制在很理想的范围。但是加装了脱硝装置后，空气预热器堵塞的问题就明显加剧了。随着风道积灰堵塞日益加剧，机组运行容易出现各种安全隐患。发生堵塞后，主要表现有一次风、二次风风压增大、炉膛负压难以维持，并出现摆动现象，摆幅逐渐加大，且呈现周期性变化。空气预热器堵灰后会造成锅炉排烟温度升高, 热风温度下降，风、烟系统阻力上升，一次风、二次风正压侧和烟气负压侧的压差增大，增加了空气预热器漏风。另外，由于空气预热器的堵灰和低温腐蚀是互相促进的，空气预热器堵灰可加速烟气中硫酸蒸汽的凝结，加快空气预热器的低温腐蚀，这会使得运行隐患更加增大，同时也会致使空预器换热元件严重损坏[3]。

针对茂名臻能热电有限公司#7机组出现的风道积灰堵塞问题，提出了以下几项运行调整措施，以期达到防止堵塞逐渐加剧、避免风机出现不正常运行事故的目的：

（1）严格控制脱硝系统的喷氨量，控制脱硝效率不大于85%，尽量控制在80～85%之间，尽量控制氨逃逸率小于3ppm；（2）控制入炉煤硫分，控制原烟气SO2浓度在1500mg/Nm3以下；（3）加强对空气预热器冷端的吹灰，在吹灰系统允许的情况下尽量保持对空气预热器冷端进行连续吹灰，吹灰蒸汽压力提高至2.0MPa；（4）在磨煤机出力允许的情况下尽量不启动A、C磨煤机（上层磨）运行，控制脱硝反应器入口NOx浓度在300mg/Nm3以下；（5）运行中注意保证炉膛燃烧氧量充分，参考原烟气CO浓度，尽量控制其数值在150mg/Nm3以下；（6）运行中防止风机发生喘振，保证机组安全运行，注意控制送风机出口压力不大于3.0kPa、一次风机出口压力不大于13.0 kPa、引风机入口压力不小于-6500Pa；（7）对二次风门进行燃烧调整时应注意送风机的运行情况，避免因二次风门开度小造成送风机喘振的现象。

4 调整措施的效果

调整措施严格要求控制喷氨量，减小脱硝对空预器积灰堵塞的影响，同时提高吹灰压力、加强空预器吹灰，而其它方面的配合调整，也都有效抑制了空预器堵塞的加剧、避免了风机的不良运行状况。至2015年10初的国庆期间，又利用机组临时检修的停机机会，用高压水泵对空预器内部进行了有效清洗。目前，空预器的堵塞问题得到了很好的控制，空预器进出口压差也能控制在理想范围内，以前排烟温度高的问题也得到了一定程度的解决，而且各大风机也控制运行良好，迄今再没出现过风机喘振等现象。

参考文献：

[1]西安热工研究院.火电厂SCR烟气脱硝技术[M].中国电力出版社,2013.

[2]茂名臻能热电有限公司.600MW集控运行规程主机部分[M].茂名:广东粤电茂名臻能热电有限公司,2015.

[3]解涛.300MW机组空气预热器冷端腐蚀堵灰原因及对策[J].华北电力技术,2010(03):51-54.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.049