燃煤機組脫硝改造對空氣預熱器的影響及解決措施

李興強

（云南滇東雨汪能源有限公司，云南 曲靖 655507）

對于燃煤發電機組實施脫硝改造措施，不能忽視空氣預熱器受到脫硝改造引發的諸多不良影響[1]。這是由于，空氣預熱器可能遭受強烈腐蝕或者受到灰塵阻塞，引發機組整體狀況的顯著惡化。因此，采取必要的運行措施和解決對策，維持空氣預熱器原有的運行性能，盡量避免脫硝改造給其帶來的干擾與影響。

一、燃煤機組脫硝改造情況

云南滇東雨汪能源有限公司#1機組為600MW燃煤火力發電機組，采用北京巴威公司制造的亞臨界、單爐膛、“W”火焰燃燒方式、中間一次再熱、自然循環、平衡通風、固態排渣、露天布置的全鋼架結構懸吊式燃煤汽包爐，于2009年投產[2]。2013年，為符合國家“節能減排”政策要求，實施了#1鍋爐全套的煙氣脫硝SCR裝置改造。

此次#1鍋爐脫硝改造，采用選擇性催化還原法（SCR）脫硝工藝，液氨還原劑，按BMCR負荷點、入口NOx濃度1200mg/Nm3、出口200mg/Nm3進行設計，并要求氨逃逸濃度不大于3μL/L，SO2/SO3轉化率不大于1.0%。除此以外，采用板式催化劑，按“2+1+1”模式布置。設置聲波和蒸汽吹灰器。

二、空氣預熱器受到脫硝改造的影響

在多數情形下，空氣預熱器之所以呈現較高的內部壓差，其中根源應當在于較高的硫質量分數[3]。通常來講，處于燃燒狀的煤粉將會導致三氧化硫與二氧化硫的生成，并且顯著增加了三氧化硫在煙道出口部位的存積量。SCR系統如果設有三層的催化劑，那么存積于出口的三氧化硫將會呈現50%的增加幅度。經由系統催化層以后，三氧化硫就會呈現五倍左右的體積增加幅度。

從本質上來講，金屬受熱面并不會受到硫酸蒸汽給其帶來的腐蝕影響。然而，處于凝結狀態并且溫度較低的硫酸蒸汽很可能增加了灰塵堵塞的隱患與威脅。這主要是由于，煙氣攜帶的灰塵將會被硫酸蒸汽黏結，并且引發低溫腐蝕的影響。在此情形下，就會加劇空氣預熱器遭受灰塵堵塞的狀態，且大大增加空氣預熱器壓差以及煙道阻力。

此外，鍋爐尾部煙道截面NOx濃度分布不均勻，顯著增加了脫硝控制的難度，造成鍋爐運行中氨氣逃逸量增大。并且，系統測量儀表針對上述的氨氣逃逸不能全面予以反映。經過氨氣噴射處理以后，蓄熱片就會附著很多液態并且黏度較高的氨氣。由此可見，空預器在受到氨氣逃逸引發的影響下，還會降低蓄熱元件的換熱效應。受到灰塵堵塞的空預器還會引發顯著的系統腐蝕現象，并進一步增大鍋爐尾部煙道壓差[4]。

三、探求解決措施

通過上述的分析，可以得知空預器之所以會受到堵塞影響以及其他影響，根源就在于灰塵與逃逸氨氣黏結并且呈現較多的灰塵累積現象。因此，脫硝改造后嚴格控制蓄熱元件的冷端溫度，并且科學地對空預器的蓄熱元件進行改進處理。同時，對于吹灰系統也要予以相應的性能優化。在實踐中，解決空預器受到的脫硝改造的影響應采取如下措施：

（一）提高脫硝裝置安裝、調試質量

脫硝裝置的布置方式、安裝、調試質量，密切關系SCR裝置運行過程中氨逃逸濃度和SO2/SO3轉化率的大小，在根本上影響空預器的運行狀況。因此，加強脫硝裝置改造過程的質量控制、嚴格關鍵工序驗收和科學組織運行調試，保持脫硝裝置在最優狀態運行，確保對其實施靈活的調整[5]。具體而言，脫硝反應器在投運以前，稀釋風機以及系統出口擋板要提前啟動，并且密切監控反應器的升溫狀態。

（二）避免系統受熱面存積過多的灰塵

空預器的受熱面尾部如果存積了較多的灰塵，空預器差壓將接近并超過控制值，影響或危及空預器的安全、經濟和穩定運行。因此在鍋爐運行中，并且視情況來調整爐膛、受熱面和空預器的吹灰方式和頻率，以有效控制空預器蓄熱元件的積灰和差壓。此外，蒸汽吹灰系統投運前，必須對系統進行充分疏水，控制吹灰母管壓力在2.5MPa左右，按照規程要求的吹灰流程，每次保持連續、全面吹灰。嚴格控制SCR裝置運行中氨逃逸濃度，減少硫酸氫氨的生成，降低其與煙氣中灰塵結合的粘結性，避免空預器蓄熱元件積灰的惡性發展。

（三）避免空預器出現低溫腐蝕

通過標準化管理，提高脫硝改造安裝和調試質量，機組并網后保持SCR裝置良好的運行狀態。同時，通過運行控制手段全面防止空預器受到低溫腐蝕的影響。一方面，對空預器“逢停必檢”，及時調整空預器徑向密封片，控制空預器漏風率在5%以內；另一方面，精心制定每班配煤摻燒方案，加強輸煤運行專業精細化配煤管理，嚴格控制鍋爐出口SO×濃度，防止大幅波動；其次，加強鍋爐配風調整，嚴格控制過剩空氣系數，減少SO3生成，以降低煙氣酸露點；另外，冬季或環境氣溫驟降時，及時投入鍋爐暖風器運行，控制空預器冷端溫度在煙氣酸露點之上。加強鍋爐運行調整，防止爐膛偏燒或尾部煙道左右側煙溫出現大的偏差，嚴格控制排煙溫度。

結束語：

當前在國家環保政策要求下，脫硝改造工程在燃煤發電機組普遍推廣，多數單位也在尋求適合于企業設備現狀的改造方案。在脫硝改造后，空預器的安全和經濟運行受到多方面挑戰，稍有不慎可能造成空預器跳閘，出現機組非計劃停運的巨大經濟損失。因此，多措并舉采取切實可行的運行措施與解決對策，保護鍋爐空氣預熱器的穩定運行，確保SCR裝置改造達到最優的綜合效果。