论文部分内容阅读
摘 要：本文通过对豪顿华VN型空气预热器压差增速过大的原因进行分析，找出空气预热器堵塞原因为硫酸氢铵堵塞换热面，通过对硫酸氢铵生成机理进行深入分析，找出主要原因为空气预热器冷端综合温度偏低、SCR入口NOx含量过高、吹灰器作用不明显，并根据找到的问题进行有针对性的处理，成功地减缓了空气预热器压差增速，保障了机组的安全稳定运行。
关键词：空气预热器 压差 硫酸氢铵 冷端综合温度 入口NOx含量 吹灰器
中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章編号：1674-098X（2019）07（b）-0085-02
1 背景介绍
1.1 空气预热器分类
空气预热器是锅炉尾部烟道中的烟气通过内部的散热片将进入锅炉前的空气预热到一定温度的换热元件。用于提高锅炉的热交换性能，降低能量消耗。现代锅炉采用的空气预热器可分为管箱式、回转式两种。
1.2 我公司空气预热器重要参数简介
我公司二期每台锅炉所配置两台空气预热器为豪顿华VN空预器。型号为26.5VN1770。换热元件分两层布置，热端为低碳钢元件，冷端为等同考登钢元件。气流布置：烟气向下，空气向上。每台预热器驱动电机设主、辅驱动电机，变频器驱动。为保证受热面清洁，增强传热效果，每台空气预热器配两只豪顿摆臂式吹灰器，分别布置在入口和出口过渡烟道上。吹灰器使用过热蒸汽作为吹灰介质，设计蒸汽压力为（1.0±0.1）MPa，温度为300℃～350℃，每只吹灰器的吹扫时间约为30min。每台空气预热器热端和冷端中间增设两台声波吹灰器，采用南京常荣生产的奥笛牌可调频高声强声波吹灰系统。气源为压缩空气，吹灰压力0.3～0.8MPa之间。设计冷端综合温度不低于148℃。每台空气预热器空气侧入口处均设有暖风器一台。
1.3 工作原理
空气预热器压差分为空气侧和烟气侧，是空气预热器运行的一项重要指标。若空气预热器压差过大，说明空气预热器换热元件中间隙内发生堵塞，轻则引起送、引风机不畅;制粉系统出力增大、锅炉排烟温度升高。重则机组效率降低;停机消缺等影响安全经济生产的状况发生。
1.4 运行现状
公司二期锅炉于2013年年底为满足环保排放要求进行脱硝、低氮燃烧等技改工作。经PI历史曲线分析发现：自2015年起，各炉空气预热器压差出现增速过快的迹象，且超过规定要求。以我公司#3炉空气预热器为例，表明空气预热器换热面发生了积灰、堵灰情况。详细情况见图1。
一旦空气预热器积灰严重（空气预热器压差>2.4kPa）就会严重危及机组的安全运行，需采取措施予以消除，如停机处理或进行高压在线水冲洗时，前者机组停运影响负荷率，后者冲洗一次所需费用颇高，且所需时间较长。
2 原因分析
我公司#3机组安装的烟气脱硝装置采用在尾部竖井烟道内安装了脱硝系统，采用SCR工艺脱硝，经与兄弟电厂调研沟通，采用此种工艺对烟气脱硝后的机组均存在空气预热器烟气侧压差增速过快的问题。
经查阅相关资料，由于SCR脱硝工艺采用液氨为还原剂，烟气中的逃逸氨与烟气中的SO3反应，生成硫酸氢铵和硫酸氨（NH3+SO3+H2O=NH4HSO4;2NH3+SO3+H2O =（NH4）2SOc）;根据硫酸氢铵与温度之间的相态关系，在空气预热器常规设计的冷段层上方和中间层下方，由于硫酸氢铵在此区域为液态向固态转变阶段，具有极强的吸附性，会造成大量灰分在空气预热器内沉降，不仅降低了空气预热器换热效果，还会在空气预热器的低温处产生腐蚀，引起空气预热器堵塞及阻力上升。
根据硫酸氢铵生成机理经现场确认找出影响空气预热器烟气侧压差增速快的主要原因。
（1）空气预热器冷端综合温度偏低。造成大量灰分在空气预热器内沉降从而影响压差变化。
（2）SCR入口NOx含量过高。SCR入口NOx含量过高会增大烟气中的氮含量从而影响压差变化。
3 针对原因采取的对策
3.1 空气预热器冷端综合温度偏低
保证空气预热器冷端综合温度。必须严格执行暖风器投运管理规定，控制空气预热器冷端综合温度（排烟温度与空气预热器入口风温之和）在合理范围内，所以要求及时投入暖风器运行。空气预热器压差有上升时，可根据上升趋势，适当提高冷端综合温度。但由于设计原因，空气预热器的冷端综合温度严禁超过230℃。冬季环境温度低，空气预热器冷端腐蚀和堵灰现象发展较为迅速，应密切监控空气预热器冷端综合温度值。并观察对空气预热器烟气侧压差的影响。见表1。
因此由表1可以看出空预器冷端综合温度180℃以上对于空预器压差并无明显的降低效果，得出空预器冷端综合温度180℃为最佳经济工况的。
3.2 SCR入口NOx含量过高
（1）正常运行中，通过燃烧调整，严格控制 SCR入口NOx浓度，以降低喷氨量。当外界负荷波动大时，加强燃烧调整，适当降低过量空气系数，控制合理喷氨量，满足系统所需喷氨量，并不超上喷氨与稀释风比上限值。
（2）优化增、减负荷时低氮燃烧的二次配风方式，加强对脱硝反应器入口NOx浓度的监督和控制，避免在增减负荷时喷氨过量。尽量控制氨逃逸在较低值运行，严格避免氨逃逸量大于3ppm的情况。在不断调整和数据积累的基础上，保证脱硝系统出口NOx排放浓度满足环保要求的同时，找到脱硝反应器出口NOx浓度的最优值。
（3）当负荷过低时，脱硝反应器入口烟温较低，应尽量保留上层燃烧器运行，并及时调整烟气挡板;除此之外，还可申请值长审批，增大本炉对外供汽量，以保证SCR脱硝系统入口烟气温度在300℃以上运行。
（4）保证脱硝声波吹灰器在程控程序控制下连续运行，及时检查调整声波吹灰器的供气压力。保证SCR系统出入口压差正常，进出口压差<600Pa，若SCR催化剂进出口压差增大较快，迅速检查声波吹灰系统是否工作正常;当出入口压差每层差压高于300Pa或反应器整体差压高于800Pa时，进行SCR脱硝系统蒸汽吹灰。
4 对策实施的效果对比
通过对以上对策实施，大大降低了空气预热器压差的增长速度，维持机组安全稳定运行。详细比对见表2。
5 结语
本文叙述空气预热器经脱硝改造后存在的压差增速过快问题，并对该问题进行深入分析，找到主要原因并制定有效对策，通过提高空气预热器冷端综合温度，降低SCR入口NOx含量，有效地降低了空气预热器压差的增长速度。
参考文献
[1] 胡海亮，高开强，王博，等.机械设计自动化设备的安全控制方案研究[J].科学技术创新，2019（16）：192-193.
[2] 周万鸿.机械设计环保节能基本原理分析与应用[J].世界有色金属，2019（4）：311，313.
[3] 祝小琴.机械设计制造中绿色设计理念的运用[J].计算机产品与流通，2019（6）：273.
关键词：空气预热器 压差 硫酸氢铵 冷端综合温度 入口NOx含量 吹灰器
中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章編号：1674-098X（2019）07（b）-0085-02
1 背景介绍
1.1 空气预热器分类
空气预热器是锅炉尾部烟道中的烟气通过内部的散热片将进入锅炉前的空气预热到一定温度的换热元件。用于提高锅炉的热交换性能，降低能量消耗。现代锅炉采用的空气预热器可分为管箱式、回转式两种。
1.2 我公司空气预热器重要参数简介
我公司二期每台锅炉所配置两台空气预热器为豪顿华VN空预器。型号为26.5VN1770。换热元件分两层布置，热端为低碳钢元件，冷端为等同考登钢元件。气流布置：烟气向下，空气向上。每台预热器驱动电机设主、辅驱动电机，变频器驱动。为保证受热面清洁，增强传热效果，每台空气预热器配两只豪顿摆臂式吹灰器，分别布置在入口和出口过渡烟道上。吹灰器使用过热蒸汽作为吹灰介质，设计蒸汽压力为（1.0±0.1）MPa，温度为300℃～350℃，每只吹灰器的吹扫时间约为30min。每台空气预热器热端和冷端中间增设两台声波吹灰器，采用南京常荣生产的奥笛牌可调频高声强声波吹灰系统。气源为压缩空气，吹灰压力0.3～0.8MPa之间。设计冷端综合温度不低于148℃。每台空气预热器空气侧入口处均设有暖风器一台。
1.3 工作原理
空气预热器压差分为空气侧和烟气侧，是空气预热器运行的一项重要指标。若空气预热器压差过大，说明空气预热器换热元件中间隙内发生堵塞，轻则引起送、引风机不畅;制粉系统出力增大、锅炉排烟温度升高。重则机组效率降低;停机消缺等影响安全经济生产的状况发生。
1.4 运行现状
公司二期锅炉于2013年年底为满足环保排放要求进行脱硝、低氮燃烧等技改工作。经PI历史曲线分析发现：自2015年起，各炉空气预热器压差出现增速过快的迹象，且超过规定要求。以我公司#3炉空气预热器为例，表明空气预热器换热面发生了积灰、堵灰情况。详细情况见图1。
一旦空气预热器积灰严重（空气预热器压差>2.4kPa）就会严重危及机组的安全运行，需采取措施予以消除，如停机处理或进行高压在线水冲洗时，前者机组停运影响负荷率，后者冲洗一次所需费用颇高，且所需时间较长。
2 原因分析
我公司#3机组安装的烟气脱硝装置采用在尾部竖井烟道内安装了脱硝系统，采用SCR工艺脱硝，经与兄弟电厂调研沟通，采用此种工艺对烟气脱硝后的机组均存在空气预热器烟气侧压差增速过快的问题。
经查阅相关资料，由于SCR脱硝工艺采用液氨为还原剂，烟气中的逃逸氨与烟气中的SO3反应，生成硫酸氢铵和硫酸氨（NH3+SO3+H2O=NH4HSO4;2NH3+SO3+H2O =（NH4）2SOc）;根据硫酸氢铵与温度之间的相态关系，在空气预热器常规设计的冷段层上方和中间层下方，由于硫酸氢铵在此区域为液态向固态转变阶段，具有极强的吸附性，会造成大量灰分在空气预热器内沉降，不仅降低了空气预热器换热效果，还会在空气预热器的低温处产生腐蚀，引起空气预热器堵塞及阻力上升。
根据硫酸氢铵生成机理经现场确认找出影响空气预热器烟气侧压差增速快的主要原因。
（1）空气预热器冷端综合温度偏低。造成大量灰分在空气预热器内沉降从而影响压差变化。
（2）SCR入口NOx含量过高。SCR入口NOx含量过高会增大烟气中的氮含量从而影响压差变化。
3 针对原因采取的对策
3.1 空气预热器冷端综合温度偏低
保证空气预热器冷端综合温度。必须严格执行暖风器投运管理规定，控制空气预热器冷端综合温度（排烟温度与空气预热器入口风温之和）在合理范围内，所以要求及时投入暖风器运行。空气预热器压差有上升时，可根据上升趋势，适当提高冷端综合温度。但由于设计原因，空气预热器的冷端综合温度严禁超过230℃。冬季环境温度低，空气预热器冷端腐蚀和堵灰现象发展较为迅速，应密切监控空气预热器冷端综合温度值。并观察对空气预热器烟气侧压差的影响。见表1。
因此由表1可以看出空预器冷端综合温度180℃以上对于空预器压差并无明显的降低效果，得出空预器冷端综合温度180℃为最佳经济工况的。
3.2 SCR入口NOx含量过高
（1）正常运行中，通过燃烧调整，严格控制 SCR入口NOx浓度，以降低喷氨量。当外界负荷波动大时，加强燃烧调整，适当降低过量空气系数，控制合理喷氨量，满足系统所需喷氨量，并不超上喷氨与稀释风比上限值。
（2）优化增、减负荷时低氮燃烧的二次配风方式，加强对脱硝反应器入口NOx浓度的监督和控制，避免在增减负荷时喷氨过量。尽量控制氨逃逸在较低值运行，严格避免氨逃逸量大于3ppm的情况。在不断调整和数据积累的基础上，保证脱硝系统出口NOx排放浓度满足环保要求的同时，找到脱硝反应器出口NOx浓度的最优值。
（3）当负荷过低时，脱硝反应器入口烟温较低，应尽量保留上层燃烧器运行，并及时调整烟气挡板;除此之外，还可申请值长审批，增大本炉对外供汽量，以保证SCR脱硝系统入口烟气温度在300℃以上运行。
（4）保证脱硝声波吹灰器在程控程序控制下连续运行，及时检查调整声波吹灰器的供气压力。保证SCR系统出入口压差正常，进出口压差<600Pa，若SCR催化剂进出口压差增大较快，迅速检查声波吹灰系统是否工作正常;当出入口压差每层差压高于300Pa或反应器整体差压高于800Pa时，进行SCR脱硝系统蒸汽吹灰。
4 对策实施的效果对比
通过对以上对策实施，大大降低了空气预热器压差的增长速度，维持机组安全稳定运行。详细比对见表2。
5 结语
本文叙述空气预热器经脱硝改造后存在的压差增速过快问题，并对该问题进行深入分析，找到主要原因并制定有效对策，通过提高空气预热器冷端综合温度，降低SCR入口NOx含量，有效地降低了空气预热器压差的增长速度。
参考文献
[1] 胡海亮，高开强，王博，等.机械设计自动化设备的安全控制方案研究[J].科学技术创新，2019（16）：192-193.
[2] 周万鸿.机械设计环保节能基本原理分析与应用[J].世界有色金属，2019（4）：311，313.
[3] 祝小琴.机械设计制造中绿色设计理念的运用[J].计算机产品与流通，2019（6）：273.