鍋爐出力降低原因分析及措施

陳培旺，王東明

（本鋼板材有限公司發(fā)電廠，遼寧本溪 117000）

1 背景

本鋼24號(hào)鍋爐為武漢鍋爐廠生產(chǎn)的WGZ-220/9.8 型鍋爐煤粉，于1991 年投產(chǎn)。隨著國家最新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，2015年發(fā)電廠對(duì)24號(hào)鍋爐進(jìn)行了脫硫、脫硝、除塵改造，改造初期鍋爐負(fù)荷能夠維持在200 t/h 以上，隨著運(yùn)行時(shí)間的增長，鍋爐帶負(fù)荷能力逐漸下降。目前，受到引風(fēng)機(jī)出力等因素的影響，鍋爐出力只能達(dá)到140 t/h 左右，且排煙溫度達(dá)到了160 ℃以上，嚴(yán)重影響了本鋼發(fā)電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2 設(shè)備概況

本鋼發(fā)電廠220 t/h 蒸汽鍋爐為單鍋筒自然循環(huán)，集中下降管“П”型布置的全燃高爐煤氣鍋爐，按室內(nèi)布置，鍋爐前部為爐膛，四周布滿膜式水冷壁，爐膛出口處布置屏式過熱器，水平煙道裝設(shè)了兩級(jí)對(duì)流過熱器。爐頂、水平煙道兩側(cè)及轉(zhuǎn)向室設(shè)置頂棚管和包墻管，尾部豎井煙道中交錯(cuò)布置兩級(jí)省煤器和兩級(jí)空氣預(yù)熱器。脫硝采用SCR 工藝，使用20%氨水作為還原劑；空預(yù)器后布置電袋復(fù)合除塵器；脫硫采用石灰石石膏-濕法脫硫工藝，單爐單塔。脫硫脫硝改造工程中為了克服新增系統(tǒng)阻力，更換了較大出力的引風(fēng)機(jī)，型號(hào)Y7-36 25F，電機(jī)功率900 kW，全壓7.5 kPa，處理煙氣量31 萬m3/h。實(shí)際運(yùn)行中引風(fēng)機(jī)均存在達(dá)不到額定電流的情況（額定電流107 A，實(shí)際平均77 A），引風(fēng)機(jī)存在出力不足的情況。

3 鍋爐出力降低的原因分析

3.1 新增設(shè)備阻力增加

鍋爐脫硫脫硝除塵改造后，新增設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)阻力增加較多的情況，造成鍋爐爐膛負(fù)壓不足，吸風(fēng)機(jī)不能滿足工況需求。實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示空預(yù)器、電袋除塵器、脫硫塔三處設(shè)備的煙氣阻力增加太多，根據(jù)測量數(shù)據(jù)，鍋爐總阻力達(dá)到8.36 kPa，已超出風(fēng)機(jī)全壓7.5 kPa。

3.2 空預(yù)器阻力增加

主要原因?yàn)槊撓豕に囍惺褂玫倪^量氨水與煙氣中的二氧化硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的硫酸氫銨鹽，在230 ℃以下時(shí)與煙氣中的飛灰結(jié)合后粘附在中、低溫空預(yù)器管壁上，致使空預(yù)器積灰堵塞，阻力增加700 Pa 以上。電袋符合除塵器主要是因?yàn)榱蛩釟滗@粘結(jié)在布袋上，致使糊袋，增加了布袋阻力，由設(shè)計(jì)的1.2 kPa增加到2.0 kPa。

3.3 脫硫塔的除霧器效果差

在停爐時(shí)發(fā)現(xiàn)除霧器頂部存在漿液凝集的情況，目測除霧器存在輕微變形的情況。主要是因?yàn)槌F器無專門噴淋用工藝水泵，導(dǎo)致噴淋壓力不足，并且工業(yè)水中雜質(zhì)多堵塞噴嘴，使?jié){液無法去除，在除霧器上存積大量漿液，導(dǎo)致大面積堵塞除霧器，增加了阻力。并且發(fā)現(xiàn)因?yàn)槊摿蛩?nèi)漿液起泡，塔內(nèi)液位超過入口煙道高度，使脫硫塔入口煙道漿液堆積凝結(jié)成丘，減少了煙道流通面積25%以上。

3.4 引風(fēng)機(jī)出力不足

由于增加了脫硫、脫硝、布袋除塵器等設(shè)備,改變了原煙道的阻力特性，雖然改造時(shí)對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行了增容匹配，但隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，煙風(fēng)系統(tǒng)阻力特性發(fā)生了變化。脫硫塔設(shè)計(jì)阻力為1.5 kPa，實(shí)測阻力已達(dá)到3 kPa 左右，由于受到硫酸氫銨的影響，增加了預(yù)熱器堵塞的幾率，使空預(yù)器阻力增加，再加上受熱面積灰等因素的影響，煙道阻力相比改造后增加約2 kPa 以上。爐膛漏風(fēng)、空預(yù)器漏風(fēng)增加了鍋爐的煙氣量，使得引風(fēng)機(jī)出力進(jìn)一步惡化。排煙溫度升高導(dǎo)致了煙氣體積增加，鍋爐排煙溫度升高20 ℃以上，使得鍋爐煙氣量增加5%左右，造成了引風(fēng)機(jī)“出工不出力”現(xiàn)象。

以上幾個(gè)原因?qū)е铝孙L(fēng)機(jī)工作點(diǎn)發(fā)生偏移，如圖1 所示。脫硫脫硝改造后風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)A，對(duì)應(yīng)的提升壓頭是H1，對(duì)應(yīng)流量是Q1；由于管網(wǎng)阻力特性曲線發(fā)生變化（煙道阻力增加），導(dǎo)致了風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)偏移到了B 點(diǎn)，此時(shí)提升壓頭為H2，流量為Q2（H2＞H1；Q1＞Q2），使得壓頭增高，流量降低。

風(fēng)機(jī)做功分為提升壓頭和輸送氣流，24 號(hào)爐引風(fēng)機(jī)為克服阻力做功，只能降低流量，因此出現(xiàn)了引風(fēng)機(jī)擋板全開但實(shí)際出力卻很低的原因。由于排煙溫度偏高導(dǎo)致了相同體積流量的情況下質(zhì)量流量偏低，所以，引風(fēng)機(jī)擋板全開，但是風(fēng)機(jī)電流無法達(dá)到額定電流的原因。

圖1 風(fēng)機(jī)性能曲線

4 解決方案

4.1 針對(duì)空預(yù)器與電除塵器阻力大的問題

為了減輕空預(yù)器與電除塵器堵塞，提出了2 項(xiàng)措施：一是優(yōu)化氨水控制裝置，運(yùn)行中控制氨逃逸指標(biāo)在3 mg/L 以下，盡量減少氨逃逸。二是對(duì)下級(jí)空預(yù)器進(jìn)行改造，計(jì)劃將原DN40×1.5 的空預(yù)器管增加管徑到DN50×1.5，增大流通管徑，降低流通阻力，延長鍋爐運(yùn)行時(shí)間。

4.2 針對(duì)脫硫塔阻力大問題

采取三項(xiàng)措施，一是對(duì)除霧器的噴淋清洗系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，包括改進(jìn)水質(zhì)，增加自清洗過濾器，減少水中雜物堵塞噴嘴;增加沖洗水壓頭;優(yōu)化沖洗周期等措施；二是更換變形損壞的除霧器；三是加強(qiáng)對(duì)脫硫塔的狀態(tài)監(jiān)測，防止脫硫塔內(nèi)部漿液起泡，淤積到入口煙道。

4.3 針對(duì)鍋爐本體

對(duì)鍋爐本體及設(shè)備檢修堵漏及清灰，減少受熱面漏風(fēng)和積灰。

4.4 針對(duì)引風(fēng)機(jī)改造

在不改動(dòng)引風(fēng)機(jī)電機(jī)的情況下，改造引風(fēng)機(jī)葉輪和機(jī)殼，主軸利舊，通過增加引風(fēng)機(jī)葉片高度進(jìn)行改造。風(fēng)機(jī)型號(hào)選用Y6-42-11№25.5D，軸功率為793 kW,將煙氣體積流量由原設(shè)計(jì)值31 萬m3/h降低到28 萬m3/h，風(fēng)機(jī)全壓由7.5 kPa 提高到8.5 kPa。

5 實(shí)施效果和結(jié)論

通過對(duì)脫硝系統(tǒng)氨水投入量優(yōu)化控制，確保了氨逃逸指標(biāo)在3 mg/L 以下，降低了空預(yù)器、布袋的阻力；通過對(duì)脫硫塔的除霧器的系統(tǒng)的更換優(yōu)化，降低脫硫塔阻力到1.5 kPa；通過風(fēng)機(jī)葉輪改造增加引風(fēng)機(jī)出力。空預(yù)器改造因供貨周期長沒有實(shí)施，其他各項(xiàng)措施實(shí)施后，鍋爐爐膛負(fù)壓不足的問題得到了改善，鍋爐負(fù)荷提高到200 t/h以上，滿足生產(chǎn)需要。