銅川電廠空預器差壓升高的原因分析及處理
摘要：華能銅川照金電廠在超低排放改造后，隨著脫硝系統的投運，空預器差壓逐漸升高，通過分析空預器差壓升高的原因和NH4HSO4的物理特性，通過溫升法將NH4HSO4氣化并隨煙氣帶走，從而達到降低空預器差壓的口的，解決了空預器堵塞的問題。
1設備情況概述
華能銅川照金電廠(以下簡稱銅川電廠)一期工程2x600MW機組的鍋爐是哈爾濱鍋爐廠HG-2070/17.5-YM9型亞臨界壓力，一次中間再熱，控制循環鍋筒爐。采用平衡通風，直流式燃燒器，四角切圓燃燒方式，設計燃料為煙煤。
2鍋爐配備2臺三分倉半模式R型回轉式空氣預熱器，型號為32.5一VI(T)一2500一QMR，一、二次風分隔布置。轉子轉向為煙氣、二次風、一次風，轉速1t/h，立式布置。轉子直徑為13.5m，換熱元件總高度為2500mm，轉子倉格裝有3層換熱元件，采用側抽布置方式，熱端換熱元件高度為1000mm、板材厚度0.5mm、組件為HE4型碳鋼。中間層換熱元件高度為500mm、板材厚度為0.5mm、組件為HE4型碳鋼。冷端換熱元件高度為1000mm、板材厚度為0.8mm、組件為HE2板型進口脫碳鋼板表面涂搪瓷。
脫硝系統采用選擇性催化還原法(SCR)脫硝工藝，采用尿素熱解制備脫硝還原劑，SCR系統的布置方式為高飛灰區布置方式，即將SCR布置在省煤器與空預器之間，每臺爐布置2只SCR反應器，不設置反應器旁路。脫硝系統按入口NOx濃度250mg/m3(標態，下同)、處理100%設計工況煙氣量狀態下3年內脫硝效率不低于80%，出口NOx濃度應穩定控制在50mg/m3以下。催化劑采用蜂窩式催化劑，3層布置。
2空預器差壓升高原因分析及現狀
2.1原因分析
銅川電廠脫硝系統采用的是SCR脫硝工藝。
是指在催化劑的作用和在O2存在條件下，NH3優先和NOX發生還原脫除反應，生成N2和H2O，而不和煙氣中的氧進行氧化反應，其主要化學反應式為:
但是脫硝系統在運行溫度超過450℃時會導致催化劑加速老化。而當溫度在300℃左右時，會發生副反應生成NH4HSO4，其主要化學反應式為:
因為副反應生成的NH4HSO4黏粘性很大，極易黏結在催化劑和空預器換熱元件上，會導致催化劑和空預器的差壓不斷升高甚至引起堵塞，影響鍋爐經濟安全運行。
2.2空預器差壓現狀
自2014年10月#2機組進行超凈改造后運行至今，空預器的差壓隨著脫硝系統的投入不斷升高，2017年5月以來，空預器差壓升高情況越來越嚴重，雖采取提高空預器冷端平均溫度，增加冷端吹灰頻次等手段，但效果不甚明顯，尤其2A空預器煙氣側差壓最高達到了2050Pa，超過設計值近500Pa，導致引風機運行電流大幅上升，嚴重影響了運行經濟性，同時因空預器差壓升高，造成引風機的最大出力限制，致使機組被迫限負荷運行。#2爐A空預器差壓近期變化情況見表1。
3處理方案
3.1解決思路
通常情況NH4HSO4露點為147℃，當環境溫度達到此溫度時，NH4HSO4以液體形式在物體表面聚集或以液滴形式分散在煙氣中，NH4HSO4、是一種黏性很強的物質，極易黏附在物體上難以去除，而且有較強的吸潮性，當溫度繼續升高至250℃以上，NH4HSO4、由液態變為氣態。銅川電廠實際運行中鍋爐空預器冷端排煙溫度在110一150℃，所以NH4HSO4會隨著煙氣溫度的降低在空預器冷端區域不斷沉積，造成空預器差壓不斷上升。
NH4HSO4堵塞空預器的常規處理方法有以下幾種。
(1)停機更換空預器的蓄熱元件，徹底處理。但此種方法受電網負荷影響較大，需停運機組處理，檢修工期長，備品備件耗費大，同時會影響機組發電量，處理成本太高。
(2)提高空預器的蒸汽吹灰壓力，增加空預器的蒸汽吹灰頻次。此方法只能起到緩解空預器差壓上升的作用，不能解決根本問題，同時還會加劇空預器蓄熱原件的磨損，降低設備的使用壽命。
(3)采用在線高壓水沖洗，一般外委專業隊伍采取高壓水沖洗，沖洗水壓力最高可達60MPa。此方法沖洗費用較高，沖洗方式控制不當會造成空預器蓄熱原件沖損，沖洗不徹底還容易造成堵塞加劇，存在一定的安全風險，也不能徹底解決空預器堵塞問題。
(4)對運行方式進行調整，提升空預器冷端的排煙溫度到180~200℃，將NH4HSO4、由固態轉變為液態或氣態。通過溫升法處理將NH4HSO4氣化來緩解空預器堵塞情況，從而降低空預器的差壓。此方法僅需對空預器排煙溫度進行調整控制，只要能采取有效措施保證附屬系統設備運行安全即可，處理過程相對安全可靠，同時能夠徹底清除空預器冷端區域NH4HSO4沉積，解決空預器差壓上升問題。
前3種方法會影響設備使用壽命，處理成本太高，且經歷一定時間的運行周期后均會失效，都不能徹底解決空預器堵塞的實際困擾。經過鍋爐專業人員調研兄弟電廠對空預器差壓上升的處理技術手段，結合銅川電廠空預器堵塞的實際情況，決定采取溫升法來處理NH4HSO4堵塞空預器的問題。
3.2溫升法處理方法
溫升法處理空預器堵塞的原理是通過提高空預器冷端的排煙溫度到180一200℃，將NH4HSO4、由固態轉變為液態或氣態，通過將NH4HSO4、氣化來緩解空預器堵塞情況，從而降低空預器運行差壓。
針對“2機組A空預器堵塞日漸加劇的問題，經鍋爐專業調研論證后，決定在2017年8月16日#2機組啟機過程中采取溫升法處理空預器堵塞缺陷。根據《溫升法處理#2機組A空預器壓差大技術方案》，在#2機組點火啟動過程，將2A空預器送風側進行隔絕，通過減少A空預器側一次風和二次風量的方法提高A空預器排煙溫度至180一200℃促使附著空預器冷端的NH4HSO4在高溫下氣化分解，降低A空預器運行壓差。
3.2.1準備工作
脫硫專業檢查一級吸收塔入口事故噴淋系統正常可靠備用#2機組并網前，保持A側送風機停運，保持送風機出口聯絡擋板關閉#2機組點火后升溫過程中，通過減少A空預器側送風量及一次風量的方法，逐步提升A空預器側排煙溫度至180~200℃;A空預器側排煙溫度提升至150℃以上后，保持A空預器冷端蒸汽吹灰槍連續運行，A空預器側熱端和B空預器冷熱段蒸汽吹灰槍交替運行#2機組通過加大煙氣余熱利用(MGGH)系統#1、#2煙氣冷卻器的循環水量，來降低電除塵入口煙溫;環化專業注意監視脫硫一級吸收塔入口煙溫，溫度高時按照規程規定投入事故噴水進行降溫;注意監視脫硫入口煙塵含量變化，上升時及時增啟漿液循環泵;環化專業注意監視電除塵運行情況，必要時提高電壓運行；A空預器差壓大處理正常后，先緩慢開啟A空預器二次風側聯絡擋板降低排煙溫度，待排煙溫度恢復正常后再啟動A送風機運行，恢復系統正常運行方式。
3.2.2安全注意事項
保持A空預器冷端吹灰器連續運行，注意對吹灰槍實際運行情況檢測，保證良好的吹灰效果;若在試驗過程中發生A空預器碰磨明顯加劇，空預器電流擺動劇烈，應立即停止進行試驗;若A空預器出現卡澀現象導致空預器跳閘，按空預器跳閘異常進行處理，應立即手動進行盤車；注意對脫硫、除塵系統的監控調整，避免污染物排放超標,由于A空預器側排煙溫度較高，導致對應引風機工作條件變差，引風機軸承溫度有可能升高，所以要注意對應引風機軸承溫度，軸承溫度超過70℃時，應啟動備用冷卻風機;由于對應A引風機入口煙溫升高，引風機大軸膨脹發生變化，注意引風機軸承溫度及振動，發現引風機振動有增大的趨勢時，應立即通知設備部檢查并匯報部門相關管理人員，必要時終止試驗。
3.3效果評價
在2017年8月16日#2機組啟動過程中，通過單側送風機啟動運行，減少A空預器送風量，提升A空預器出口煙溫至200℃，經歷約3h的高排煙溫度溫升處理，A空預器冷端沉積的NH4HSO4、氣化分解，A空預器差壓顯著降低，#2爐A空預器差壓處理后變化情況見表2，對比相同工況下A空預器煙氣側差壓降低500Pa，引風機運行電流下降40A，節能效果十分明顯。
4結束語
銅川電廠空預器差壓升高的問題，嚴重影響機組的安全經濟運行，在此次啟機過程中，通過采取溫升法氣化分解空預器冷端的NH4HSO4堵塞，成功降低空預器差壓500Pa，解決了機組運行過程中的重大問題，通過此次試驗總結制定了安全有效的溫升法處理措施，為脫硝系統和空預器的運行維護積累了寶貴的技術經驗。
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