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铜川电厂空预器差压升高的原因分析及处理

北极星大气网  来源:《华电技术》  作者:刘钊 任天宝  2018/7/10 8:17:39  我要投稿  

北极星大气网讯:摘要:华能铜川照金电厂在超低排放改造后,随着脱硝系统的投运,空预器差压逐渐升高,通过分析空预器差压升高的原因和NH4HSO4的物理特性,通过温升法将NH4HSO4气化并随烟气带走,从而达到降低空预器差压的口的,解决了空预器堵塞的问题。

1设备情况概述

华能铜川照金电厂(以下简称铜川电厂)一期工程2x600MW机组的锅炉是哈尔滨锅炉厂HG-2070/17.5-YM9型亚临界压力,一次中间再热,控制循环锅筒炉。采用平衡通风,直流式燃烧器,四角切圆燃烧方式,设计燃料为烟煤。

2锅炉配备2台三分仓半模式R型回转式空气预热器,型号为32.5一VI(T)一2500一QMR,一、二次风分隔布置。转子转向为烟气、二次风、一次风,转速1t/h,立式布置。转子直径为13.5m,换热元件总高度为2500mm,转子仓格装有3层换热元件,采用侧抽布置方式,热端换热元件高度为1000mm、板材厚度0.5mm、组件为HE4型碳钢。中间层换热元件高度为500mm、板材厚度为0.5mm、组件为HE4型碳钢。冷端换热元件高度为1000mm、板材厚度为0.8mm、组件为HE2板型进口脱碳钢板表面涂搪瓷。

脱硝系统采用选择性催化还原法(SCR)脱硝工艺,采用尿素热解制备脱硝还原剂,SCR系统的布置方式为高飞灰区布置方式,即将SCR布置在省煤器与空预器之间,每台炉布置2只SCR反应器,不设置反应器旁路。脱硝系统按入口NOx浓度250mg/m3(标态,下同)、处理100%设计工况烟气量状态下3年内脱硝效率不低于80%,出口NOx浓度应稳定控制在50mg/m3以下。催化剂采用蜂窝式催化剂,3层布置。

2空预器差压升高原因分析及现状

2.1原因分析

铜川电厂脱硝系统采用的是SCR脱硝工艺。

是指在催化剂的作用和在O2存在条件下,NH3优先和NOX发生还原脱除反应,生成N2和H2O,而不和烟气中的氧进行氧化反应,其主要化学反应式为:

但是脱硝系统在运行温度超过450℃时会导致催化剂加速老化。而当温度在300℃左右时,会发生副反应生成NH4HSO4,其主要化学反应式为:

因为副反应生成的NH4HSO4黏粘性很大,极易黏结在催化剂和空预器换热元件上,会导致催化剂和空预器的差压不断升高甚至引起堵塞,影响锅炉经济安全运行。

2.2空预器差压现状

自2014年10月#2机组进行超净改造后运行至今,空预器的差压随着脱硝系统的投入不断升高,2017年5月以来,空预器差压升高情况越来越严重,虽采取提高空预器冷端平均温度,增加冷端吹灰频次等手段,但效果不甚明显,尤其2A空预器烟气侧差压最高达到了2050Pa,超过设计值近500Pa,导致引风机运行电流大幅上升,严重影响了运行经济性,同时因空预器差压升高,造成引风机的最大出力限制,致使机组被迫限负荷运行。#2炉A空预器差压近期变化情况见表1。

3处理方案

3.1解决思路

通常情况NH4HSO4露点为147℃,当环境温度达到此温度时,NH4HSO4以液体形式在物体表面聚集或以液滴形式分散在烟气中,NH4HSO4、是一种黏性很强的物质,极易黏附在物体上难以去除,而且有较强的吸潮性,当温度继续升高至250℃以上,NH4HSO4、由液态变为气态。铜川电厂实际运行中锅炉空预器冷端排烟温度在110一150℃,所以NH4HSO4会随着烟气温度的降低在空预器冷端区域不断沉积,造成空预器差压不断上升。

NH4HSO4堵塞空预器的常规处理方法有以下几种。

(1)停机更换空预器的蓄热元件,彻底处理。但此种方法受电网负荷影响较大,需停运机组处理,检修工期长,备品备件耗费大,同时会影响机组发电量,处理成本太高。

(2)提高空预器的蒸汽吹灰压力,增加空预器的蒸汽吹灰频次。此方法只能起到缓解空预器差压上升的作用,不能解决根本问题,同时还会加剧空预器蓄热原件的磨损,降低设备的使用寿命。

(3)采用在线高压水冲洗,一般外委专业队伍采取高压水冲洗,冲洗水压力最高可达60MPa。此方法冲洗费用较高,冲洗方式控制不当会造成空预器蓄热原件冲损,冲洗不彻底还容易造成堵塞加剧,存在一定的安全风险,也不能彻底解决空预器堵塞问题。

(4)对运行方式进行调整,提升空预器冷端的排烟温度到180~200℃,将NH4HSO4、由固态转变为液态或气态。通过温升法处理将NH4HSO4气化来缓解空预器堵塞情况,从而降低空预器的差压。此方法仅需对空预器排烟温度进行调整控制,只要能采取有效措施保证附属系统设备运行安全即可,处理过程相对安全可靠,同时能够彻底清除空预器冷端区域NH4HSO4沉积,解决空预器差压上升问题。

前3种方法会影响设备使用寿命,处理成本太高,且经历一定时间的运行周期后均会失效,都不能彻底解决空预器堵塞的实际困扰。经过锅炉专业人员调研兄弟电厂对空预器差压上升的处理技术手段,结合铜川电厂空预器堵塞的实际情况,决定采取温升法来处理NH4HSO4堵塞空预器的问题。

3.2温升法处理方法

温升法处理空预器堵塞的原理是通过提高空预器冷端的排烟温度到180一200℃,将NH4HSO4、由固态转变为液态或气态,通过将NH4HSO4、气化来缓解空预器堵塞情况,从而降低空预器运行差压。

针对“2机组A空预器堵塞日渐加剧的问题,经锅炉专业调研论证后,决定在2017年8月16日#2机组启机过程中采取温升法处理空预器堵塞缺陷。根据《温升法处理#2机组A空预器压差大技术方案》,在#2机组点火启动过程,将2A空预器送风侧进行隔绝,通过减少A空预器侧一次风和二次风量的方法提高A空预器排烟温度至180一200℃促使附着空预器冷端的NH4HSO4在高温下气化分解,降低A空预器运行压差。

3.2.1准备工作

脱硫专业检查一级吸收塔入口事故喷淋系统正常可靠备用#2机组并网前,保持A侧送风机停运,保持送风机出口联络挡板关闭#2机组点火后升温过程中,通过减少A空预器侧送风量及一次风量的方法,逐步提升A空预器侧排烟温度至180~200℃;A空预器侧排烟温度提升至150℃以上后,保持A空预器冷端蒸汽吹灰枪连续运行,A空预器侧热端和B空预器冷热段蒸汽吹灰枪交替运行#2机组通过加大烟气余热利用(MGGH)系统#1、#2烟气冷却器的循环水量,来降低电除尘入口烟温;环化专业注意监视脱硫一级吸收塔入口烟温,温度高时按照规程规定投入事故喷水进行降温;注意监视脱硫入口烟尘含量变化,上升时及时增启浆液循环泵;环化专业注意监视电除尘运行情况,必要时提高电压运行;A空预器差压大处理正常后,先缓慢开启A空预器二次风侧联络挡板降低排烟温度,待排烟温度恢复正常后再启动A送风机运行,恢复系统正常运行方式。

3.2.2安全注意事项

保持A空预器冷端吹灰器连续运行,注意对吹灰枪实际运行情况检测,保证良好的吹灰效果;若在试验过程中发生A空预器碰磨明显加剧,空预器电流摆动剧烈,应立即停止进行试验;若A空预器出现卡涩现象导致空预器跳闸,按空预器跳闸异常进行处理,应立即手动进行盘车;注意对脱硫、除尘系统的监控调整,避免污染物排放超标,由于A空预器侧排烟温度较高,导致对应引风机工作条件变差,引风机轴承温度有可能升高,所以要注意对应引风机轴承温度,轴承温度超过70℃时,应启动备用冷却风机;由于对应A引风机入口烟温升高,引风机大轴膨胀发生变化,注意引风机轴承温度及振动,发现引风机振动有增大的趋势时,应立即通知设备部检查并汇报部门相关管理人员,必要时终止试验。

3.3效果评价

在2017年8月16日#2机组启动过程中,通过单侧送风机启动运行,减少A空预器送风量,提升A空预器出口烟温至200℃,经历约3h的高排烟温度温升处理,A空预器冷端沉积的NH4HSO4、气化分解,A空预器差压显著降低,#2炉A空预器差压处理后变化情况见表2,对比相同工况下A空预器烟气侧差压降低500Pa,引风机运行电流下降40A,节能效果十分明显。

4结束语

铜川电厂空预器差压升高的问题,严重影响机组的安全经济运行,在此次启机过程中,通过采取温升法气化分解空预器冷端的NH4HSO4堵塞,成功降低空预器差压500Pa,解决了机组运行过程中的重大问题,通过此次试验总结制定了安全有效的温升法处理措施,为脱硝系统和空预器的运行维护积累了宝贵的技术经验。

原标题:铜川电厂空预器差压升高的原因分析及处理

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