摻燒泥煤對空預器柔性密封彈簧影響及預防措施

江蘇省國信集團能源部 宋傳教 江蘇淮陰發電有限公司 邱瑋坤

摻燒泥煤對空預器柔性密封彈簧影響及預防措施

江蘇省國信集團能源部 宋傳教 江蘇淮陰發電有限公司 邱瑋坤

近年來，火力發電廠為降低燃煤綜合成本，采用摻燒部分泥煤技術，但是采用該技術后帶來SCR氨逃逸量增加，引起回轉式空預器柔性密封彈簧故障，本文對此進行分析并提出相關預防措施。

發電廠；SCR；氨逃逸；空預器柔性密封彈簧；形變；預防措施

江蘇淮陰發電有限公司現有兩臺300MW燃煤機組，鍋爐設計煤種為煙煤，近年來，隨著上網電價下調，電廠燃煤成本上升，為提高機組經濟效益，降低燃煤成本，公司針對兩臺機組燃煤鍋爐全年有計劃摻燒一定比例的泥煤，泥煤的熱值較常規燃煤的熱值低，摻燒泥煤后，機組接帶負荷時用空氣量增加，為保證NOx排放不超標，噴氨量增加，氨逃逸量增加，硫酸氫氨的生成量增加，粘接在空預器密封彈簧上，導致回轉式空預器柔性密封彈簧出現故障。

1 機組概況

淮陰發電有限公司現有兩臺煤粉鍋爐，分別為#3、4爐，系哈爾濱鍋爐廠生產的HG-1036/17.5-YM36型亞臨界中間一次再熱、自然循環、單爐膛、平衡通風、固態排渣、∏型、露天布置、全鋼架、全懸吊結構的燃煤鍋爐。

鍋爐采用5臺ZGM95G型中速磨直吹式冷一次風機制粉系統，配煤方式為下三層磨煤機煤倉為常規燃煤，上層兩臺磨煤機煤倉配煤為泥煤，正常機組接帶負荷使用下層四臺磨煤機，最上層磨煤機處于熱備用。

2012年為減少兩臺機組回轉式空預器漏風，將空預器密封由原來固定式密封改造為柔性接觸式密封。柔性接觸式密封系統安裝在徑向轉子格倉板上，在未進入扇形板時，柔性接觸式密封滑塊高出扇形板5mm-10mm。當柔性接觸式密封滑塊運動到扇形板下面時，合頁式彈簧發生形變。密封滑塊與扇形板接觸，形成嚴密無間隙的密封系統。當該密封滑塊離開扇形板后，合頁式彈簧將密封滑塊自動彈起，以此循環進行。

根據國家環保政策，在鍋爐尾部煙道省煤器出口與空氣預熱器入口之間配有SCR脫硝系統。

SCR指選擇性催化還原技術。

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化學反應生成無害的氮氣和水，從而除去煙氣中的NOx。“選擇性”指還原劑氨和煙氣中的NOx發生還原反應，而不與煙氣中的氧氣發生反應。SCR催化反應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器之間的高溫煙道內。在該位置，鍋爐出口煙氣溫度能夠滿足催化反應的最佳溫度。催化反應溫度一般在300℃～400℃。

基本化學反應方程式：

副作用化學反應方程式：

在SCR煙氣脫硝反應過程中由于氨的不完全反應，氨逃逸是不可避免的，逃逸的氨會同煤燃燒煙氣中時的SO3產生化學反應，生成硫酸氫氨和硫酸氨。

正常運行控制SCR氨逃逸率在3ppm以下，最高不能超過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#4機組空預器進行常規內部檢查，發現部分空預器冷端柔性密封合頁彈簧已工作不正常。下圖是正常密封彈簧和故障彈簧對比。（白色是硫酸氫氨粘結飛灰固態形成物）

正常彈簧

故障彈簧

#4爐A、B空預器冷端硫酸氫氨結露較重，部分硫酸氫氨粘結在柔性接觸式密封合頁彈簧本體上，影響合頁彈簧的正常彈性形變，長時間形成塑性形變，當密封滑塊運動到扇形板下面時，合頁式彈簧不再發生形變，導致滑塊與扇形板之間摩擦力增大，致使空預器驅動力增大，嚴重時導致合頁式彈簧損壞，本次檢查已發現部分合頁密封彈簧已損壞。如合頁式彈簧一直保持屈服狀態，導致滑塊與扇形板之間間隙變大，空預器漏風變大，失去柔性接觸式密封意義。本次檢修中，對冷端的柔性接觸式密封進行修復和更換處理。

3 密封彈簧故障原因

2014年本公司為提高經濟效益，全年開始有計劃摻燒泥煤，正常摻燒泥煤一次樣熱值為3500-4000大卡左右，灰分含量達47%左右。

摻燒泥煤后，為保證機組接帶負荷，機組制粉系統出力要增加，因而一次風量也增加，導致機組火焰中心被抬高，鍋爐排煙溫度增加，氧量偏大，燃料型NOx生成量增加，SCR反應器進口NOx處于較高水平，為保證出口NOx濃度，致使噴氨量過大，造成氨逃逸量增加。另外，由于泥煤中含有水分較大，摻燒泥煤時易斷煤，斷煤時短時在爐膛形成富氧燃燒，短時間NOx含量增加，為保證機組出口NOx環保指標合格，短時SCR噴氨量急劇增加，不能完全與NOx反應，氨逃逸率增加，逃逸的氨和煙氣中的SO3反應生成硫酸氫氨。

硫酸氫銨在不同的溫度下分別呈現氣態、液態、顆粒狀。在146℃-200℃溫度范圍內為液態。液態的硫酸氫銨是一種粘性很強的物質，會捕捉煙氣中飛灰，煙氣流經空預器時，溫度逐漸降低，形成了粘結性極強的融鹽狀的積灰，很容易在空預器沉積，并促使大量飛灰附著于空預器，附著在空氣預熱器的柔性密封合頁彈簧上，隨著粘結量不斷增加，導致密封彈簧不能正常形變，致使空預器柔性密封失去作用。

4 預防措施

要保證空預器柔性密封合頁彈簧的正常運行，就必須減少硫酸氫氨的生成量，根據硫酸氫氨化學反應生成特點，制定了相關預防措施：

4.1 優化噴氨調節自動控制，改善噴氨、煙氣流場的分布均勻性，定期對SCR系統測量儀表進行校驗、比對，提高SCR系統測量準確性，確保測量數據的準確性。在滿足NOx排放要求的前提下盡可能減少噴氨量，有效控制脫硝系統氨逃逸率不超過3ppm，以減少硫酸氫氨的生成。

4.2 在鍋爐燃煤摻配環節對水份較低的泥煤采取直接摻燒，對水份較高的泥煤進行晾曬轉運烘干的措施，降低含水量，或直接采購烘干型泥煤，保證磨組運行中不斷煤，在有計劃啟停磨時應提前對噴氨量進行調整，控制氨逃逸率不超過3ppm。

4.3 嚴格控制入爐煤中硫含量，要求長期運行不超過0.8%，短期運行（連續一周）不超過0.92%，最高不得超過鍋爐原煤種設計值。

4.4 在#4機組低負荷運行時以及斷煤等異常工況時，運行人員應加大干預力度，可根據爐內燃燒工況變化情況及時調整燃燒及二次配風方式，合理控制氧量2.5-3%，保證最佳過剩空氣系數，控制爐膛出口NOx濃度不得超過400mg/m3，并可采取及時調用上層磨組及合理調整各層二次風門風量配比的運行方式，以提高SCR進口煙溫及空預器出口冷端綜合溫度。

4.5 擇機實施技改，在一次風機、送風機入口加裝新型可翻轉暖風器，在冬季環境溫度較低時及時投用，提高空預器冷端溫度。提高空預器冷端吹灰頻次，空預器吹灰器投入前，必須經過充分的疏、放水以及暖管工作，同時為防止吹灰蒸汽凝結，應確保蒸汽過熱度不低于130℃，并保證吹灰蒸汽壓力，及時將生成的硫酸氫氨融鹽消除。

4.6 控制鍋爐運行時爐膛氧量，保持合適的過量空氣系數，優先運行中、下層磨組，降低NOX的生成量，減少SO3生成。

4.7 制定合理的預防性檢查措施，停爐時及時對空預器本體進行檢查，發現空預器密封彈簧故障時及時進行積灰清洗，恢復彈簧彈性，損壞時及時進行彈簧更換。

5 結論

空預器柔性接觸式密封系統合頁彈簧起著至關重要的作用，合頁彈簧一旦卡塞或損壞，將使柔性接觸式密封失去作用，不僅影響鍋爐運行的安全性而且使鍋爐效率顯著降低，因此在運行中應加強監視、調整和分析，嚴格執行摻燒泥煤時減少硫酸氫氨生成的相應的技術措施，保證空預器柔性密封系統設備具備良好的運行狀態，減少空預器硫酸氫氨融鹽積灰，從而確保機組的安全經濟穩定運行。