锅炉空预器防堵分析及防范措施

2018年3月19日目录22第一部分：脱硝空预器技术特点1第二部分：脱硝空预器改造概况2第三部分：脱硝空预器运行管理3第四部分：脱硝空预器设备管理4第五部分：空预器存在问题及措施52015年谈会一、脱硝空预器技术特点33回转式空气预热器冷空气冷烟气热空气热烟气空气预热器是利用锅炉尾部烟气的热量来加热燃烧所需空气的一种热交换设备。回转式空气预热器典型布置图2015年谈会42、脱硝过程中硫酸氢铵对空气预热器运行的影响在脱硝过程中，由于NH3的逃逸是客观存在的，其与SO3反应生成硫酸氢铵，其反应式如下：NH3+SO3+H2O→NH4HSO4硫酸氢铵在不同的温度下分别呈现气态、液态、颗粒状。燃煤锅炉，烟气中飞灰含量较高，硫酸氢铵在146℃°—207℃温度范围内为液态；这个区域被称为ABS区域。250200150100500146207燃煤机组烟气温度（℃）ABS区域气态区域固态区域一、脱硝空预器技术特点2015年谈会5边界条件时间主要内容防堵情况入炉煤2011年——2015年神华烟煤+贫瘦煤2:1掺烧不利2015年——至今100%神华烟煤有利脱硝系统2013年7月/2013年12月（#2炉/#1炉）锅炉省煤器出口至空预器入口之间安装选择性催化还原法（SCR）脱硝装置。煤种神华烟煤：贫瘦=1：1、脱硝入口NOX浓度为350mg/Nm3，出口NOX排放浓度小于100mg/Nm3不利蓄热元件2013年7月/2013年12月（#2炉/#1炉）换热元件设计采用两层设计，热端波型选用DU型,冷端波型选用KE-1型，元件高度900㎜有利燃烧系统2015年7月/2015年12月（#2炉/#1炉）锅炉改正压直吹式制粉系统、低氮燃烧器改造，100%神华烟煤有利烟气排放2015年7月/2015年12月（#2炉/#1炉）锅炉改造后超低排放运行，NOX排放浓度100mg/Nm3降至50mg/Nm3不利3、锅炉空预器运行条件及相关系统改造情况：一、脱硝空预器技术特点2015年谈会61、脱硝空预器改造前设备概况：每炉均配备两台哈尔滨锅炉厂设计制造的回转式空气预热器，三分仓半模式，型号为28.5-VI(T)-1880-SMR，设计受热面高度1880mm。二：脱硝空预器改造概况名称项目单位数据备注空预器型号－28.5-VI(T)-1880-SMR立式倒置半膜式圆形各区域角度度一次风仓35，二次风仓115，烟气仓165，密封区3×15——漏风系数%投运时：≤6％一年后：≤8％传热元件热端0.6mmFNC型碳钢热端中间层0.6mmFNC型碳钢冷端1.2mmDU3型CORTEN钢2015年谈会7二：脱硝空预器改造概况2、脱硝空预器防堵塞改造概述：蓄热元件及布置改造、增加吹灰器、元件材料及波形升级。项目改造前改造后元件层数三层两层冷端元件DU3型/1.2mm/CORTEN钢KE－1型/0.75mm/镀搪瓷元件热中段元件FNC型/0.6mm/碳钢DU型/0.5mm/spcc-sd元件布置总高度为1880mm总高度为2100mm/热端元件高度1200mm/冷端元件高度为900mm吹灰器冷端增加热段双介质吹灰器2015年谈会8冷端KE-1型镀搪瓷传热元件（DU改进型）传热元件实物（DU改进型）3、冷端度搪瓷元件：板型传热元件是一种高效、具有强制传热、容易清洗的传热元件板型，大通道、封闭式板型。二：脱硝空预器改造概况2015年谈会9二：脱硝空预器改造概况4、脱硝空预器防堵塞改造概述：冷端加高，减少元件层数。2015年谈会10二：脱硝空预器改造概况5、脱硝空预器防堵塞改造：通过脱硝SCR反应器CFD模拟及优化，烟气流过烟道和脱硝反应器实现AIG前方和第一层催化剂上方两截面处的流动均匀性要求，保证反应效率和降低氨逃逸。参数技术要求结果喷氨格栅上游处横截面上最大速度变异系数不大于15%12%第一层催化层上方0.5m处流动均匀性横截面上最大的速度变异系数不大于15%8.5%横截面上最大的速度偏离铅垂线的角度不大于±10°8°横截面上最大的氨浓度变异系数不大于5%4.6%2015年谈会11二：脱硝空预器改造概况5、脱硝SCR反应器CFD模拟及优化2015年谈会12二：脱硝空预器改造概况6、脱硝空预器运行差压概述：2017年9月~2018年2月4台空预器差压/负荷曲线2015年谈会13二：脱硝空预器改造概况7、脱硝空预器运行差压概述：脱硝空预器改造后运行5年基本正常，满负荷工况差压高于设计值300Pa左右。空预器设计值（MCR工况）实际值（320MW+供热）偏差1A11501450+3001B11501520+3702A11501380+2302B11501410+2602015年谈会14三、空预器运行管理0501001502002503003500100200300400500600入口氮氧化物mg/Nm3实发功率MW出口氮氧化物mg/Nm3氨逃逸ppm1、降低锅炉出口NOX：利用锅炉改造100%燃烧烟煤有利条件控制锅炉出口NOX，#1/2锅炉出口NOX分别下降了58%/59.3%。降低SCR喷氨量、提高催化剂寿命、提高催化剂活性,防止氨逃逸超标、控制硫酸氢铵形成。满足超低排放50mg/Nm3要求。控制#1锅炉出口NOX2015年谈会15三、空预器运行管理050100150200250300350400450500实发功率MW入口氮氧化物mg/Nm3出口氮氧化物mg/Nm3氨逃逸ppm控制#2锅炉出口NOX2015年谈会16三、空预器运行管理050100150200250300350400450500#1炉改造前均值#1炉改造后均值#2炉改造前均值#2炉改造后均值实发功率MW入口氮氧化物mg/Nm3出口氮氧化物mg/Nm32、降低锅炉出口NOX：统计2015年3月至2018年2月脱硝报表，#1/2炉出口NOX由432.46/426.4降至182.38/173.55mg/Nm32015年谈会17三、空预器运行管理3、喷氨量、氨耗量下降统计：统计2014年2月至2018年2月脱硝报表，#1/2炉喷氨量、氨耗量2640363939413935383939364136365045464552525053181517151817161414151816161815162020314340444247413942484643464749192216161814171717161918201616171819171920231916212028.941.437.942.040.143.840.137.740.744.643.139.343.541.441.934.931.630.523.734.732.639.135.017.914.918.316.518.816.416.715.714.317.517.517.617.620.416.515.920.320.20100锅炉氨单耗吨/亿KW.h#2炉氨单耗吨/亿KW.h#1炉氨单耗吨/亿KW.h42.217.40.05.010.015.020.025.030.035.040.045.0节约液氨：1240.6吨2015年谈会18参数数值主要内容锅炉出口NOX200mg/Nm3锅炉燃烧调整：控制低氧燃烧，在CO不超标情况下实现分级燃烧氨逃逸3ppm氨逃逸监视，定期校验吹灰控制每班一次（正常）每6小时一次、锅炉吹灰前后各进行一次空预器冷端热段吹灰、差压上升时增加吹灰频率防止积灰引起铵盐积聚堵塞吹灰蒸汽过热度设置吹灰器疏水温度大于200℃启动条件脱硝出口NOX38~42mg/Nm3满足烟囱出口50mg/Nm3前提下，压上限运行降低喷氨量控制氨逃逸排烟温度不低于设计温度132℃控制一二次风温、锅炉风量，防止低温腐蚀4、锅炉空预器防堵运行参数控制：三、空预器运行管理2015年谈会19项目内容效果喷氨自动优化通过带前馈的PID串级控制策略，实现SCR出口NOx浓度的稳定控制，并合理的控制喷氨量、减小氨逃逸，防止空预器堵塞。提高了脱硝喷氨控制系统闭环稳定性和抗扰动能力。调门开度稳定、降低氨逃逸且不超3ppm氨逃逸测点管理定期校验投入率、准确率100%加装氨逃逸同心管防止烟道膨胀不一致引起透光率下降透光率90%三、脱硝空预器设备管理1、SCR控制系统自动优化：2015年谈会20四、脱硝空预器设备管理1、SCR控制系统自动优化策略：选取机组负荷及入口NOX的变化量及变化速率作为前馈信号，对入口NOX进行预测并进行提前控制。相比于传统的固定摩尔比方法，此方法的抗干扰能力更强，对喷氨流量和烟气流量等测点也无过高的精度要求。将被调量前移，通过控制SCR出口NOX间接控制烟囱入口处NOX，从而解决烟囱入口NOX测量存在的大迟延难于控制的问题，并根据烟囱入口和SCR出口NOX的偏差实时修正目标值。通过平衡两侧SCR出口NOX，解决了两侧SCR喷氨量不平衡一侧过大一侧过小的问题。在一侧测点进行吹扫时，通过跟踪另一侧喷氨调门的变化量进而消除了在测点吹扫保持时NOX剧烈波动引起的NOX超标。充分考虑了氨气母管的压力波动对喷氨调节的影响，通过前馈消除氨气母管压力波动的影响。能基本将烟囱NOX浓度偏差控制在±4mg/Nm3的范围内，且在入口NOX剧烈变化的情况下能在2min之内将烟囱入口NOX浓度控制在正常范围内。2015年谈会21四、脱硝空预器设备管理SCR控制系统自动优化策略效果：随负荷波动喷氨量均匀、无过调现象，有效防止氨逃逸增大。2015年谈会22项目内容效果吹灰参数控制选择墙式再热器集箱出口蒸汽作为吹灰器汽源保证过热度过热度大于100摄氏度吹灰器提升阀加装校验压力表并定期校验吹灰压力大于0.7MPa四、脱硝空预器设备管理2、空预器吹灰器设备管理：2015年谈会23四、脱硝空预器设备管理2015年谈会24项目内容效果脱硝设备管理喷氨系统优化改善SCR出口NOx浓度分布均匀性，降低局部氨逃逸浓度峰值，减少氨耗量。声波吹灰器定期检修声波脱硝系统定期检修无缺陷催化剂寿命管理，委托有资质单位进行试压块检验活性80%喷氨格栅逢停必查喷氨孔100%畅通CEMS系统定期维护保养采样系统清理、滤芯更换、测点标定、控制系统检查等数据采样准确四、脱硝空预器设备管理3、脱硝设备点检定修管理，控制空预器入口NH3防止铵盐形成：2015年谈会25四、脱硝空预器设备管理4、脱硝系统喷氨系统优化：2014年、2018年对锅炉进行喷氨优化调整。喷氨优化前NOX分布、出口氨逃逸分布2015年谈会26四、脱硝空预器设备管理4、脱硝设备管理，喷氨系统优化：喷氨优化后NOX分布、出口氨逃逸分布2015年谈会27四、脱硝空预器设备管理4、脱硝设备点检定修管理，喷氨系统优化效果：2015年谈会28四、脱硝空预器设备管理5、脱硝催化剂全寿命管理，保证催化剂活性防止SO2/SO3转化率上升生成铵盐：机理：在NH3逃逸浓度3-5ppm时，硫酸氢铵处在液相的温区为232-149℃，当SO3的浓度上升时，液相温区向上漂移导致空预器堵塞。催化剂使用寿命到期前按照《火电厂烟气脱硝催化剂检测技术规范》（DL/T1286-2013）进行样块实验室检测。全寿命管理目标：SO2/SO3转化率＜0.75％，K、Na等碱金属或者As等重金属集聚带来的异常劣化。指标异常及时进行催化剂再生或更换。2015年谈会29四、脱硝空预器设备管理5、脱硝催化剂全寿命管理：#1、2炉在到达24000小时使用寿命前完成催化剂性能检测，委托第三方和催化剂检测规范编制单位西安院苏州烟气脱硝技术实验室进行。2015年谈会30四、脱硝空预器设备管理6、脱硝检修管理：按照《火电厂脱硝装置检修规程》DL/T322-2010进行项目内容效果问题催化剂积灰检查元件盒滤网上部积灰、杂物，单元孔堵塞检查，密封检查无堵塞催化剂磨损检查单元孔磨损检查统计堵塞面积声波吹灰器检查膜片、喇叭检查发声正常喷氨格栅检查管道磨损检查、喷嘴堵塞检查疏通喷氨均匀2015年谈会31四、脱硝空预器设备管理6、空预器检修管理：项目内容效果问题换热元件检查积灰、腐蚀检查,空