脱硝系统改造后炉膛负压波动原因分析及对策_张兴

收稿日期 2016 08 19 作者简介 张兴 1983 男 江苏省铜山县人 中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东分公司 工程师 从事 火电厂先进控制策略研究及应用工作 E mail Jovibaggio 163 com 脱硝系统改造后炉膛负压波动原因分析及对策 张兴 中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东分公司 安徽合肥230088 摘要 选择性催化还原法 SC 是目前燃煤电厂普遍采用的烟气脱硝技术 锅炉加装 SC 脱硝装置后易出现空预器堵塞 炉膛负压异常波动等问题 以某燃煤机组为例 对空气预热器 进出口压差 炉膛负压 入炉煤质 机组运行工况等进行综合分析 发现炉膛负压异常是由于锅 炉进行 SC 烟气脱硝时空气预热器发生局部堵塞 其根本原因为 SC 装置过量喷氨或局部过 量喷氨造成大量氨逃逸所致 并在分析原因的基础上提出治理对策 关键词 炉膛负压 周期 硫酸氢铵 中图分类号 TK223 7文献标识码 A 文章编号 1672 9706 2017 01 0062 04 Analysis and Countermeasures of Furnace Pressure Fluctuation Caused by SC DeNOx ZHANG Xing China Datang Corporation Science and Technology esearch Institute Co Ltd Eastern China Branch Hefei 230088 China Abstract Selective Catalytic eduction SC is now a flue gas DeNOXtechnology widely used in coal fired power plants Problems such as air preheater blockage and abnormal furnace pressure fluctuation are likely to occur in boilers with SC devices Taking a coal fird unit as an example this paper makes a comprehensive analysis of the pressure difference between inlet and outlet of the air preheater coal quality as well as the working conditions of the unit and finds that the abnormal furnace pressure is caused by the partial blockage during the DeNOXprocess It further explains that a large amount of ammonia slip due to excessive ammonia injection is the fundamental cause and then proposes the countermeasures Key words furnace pressure cycle ammonium hydrogen sulfate 1引言 基于环保要求 现火电机组为达到 GB 13223 2011 火电厂大气污染物排放标准 对 NOX排放浓度 的要求 相继通过改造 在锅炉尾部受热面后增加脱硝系统 实现了 NOX的标准排放 1 目前各机组增 设的烟气脱硝设施主要以选择性催化还原 SC 技术为主 但因脱硝系统的投运 锅炉系统特别是风烟 系统的安全运行 稳定控制面临新的问题 这些问题不解决 甚至将严重影响到机组的安全运行 2 3 下文以某 600MW 机组为例 对烟气采用 SC 法脱硝后一起炉膛负压异常的原因进行分析 2概述 某电厂 600MW 发电机组锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司引进英国三井巴布科克锅炉技术制造 的超临界参数 变压运行直流锅炉 空预器为豪顿华公司 31VNT1750 型回转式三分仓空预器 额定转 26 第二十二卷第 1 期 Vol 22 No 1 安徽电气工程职业技术学院学报 JOU NAL OF ANHUI ELECT ICAL ENGINEE ING P OFESSIONAL TECHNIQUE COLLEGE 2017 年 3 月 March 2017 速1r min 该机组于2014 年初完成脱硝系统及低氮燃烧器改造 该机组脱硝系统采取选择性催化还原 SC 法来达到去除烟气中 NOX的目的 该机组在 2015 年 9 月的运行过程中炉膛负压控制品质恶化 各负荷工况下负压始终呈周期性波 动 波动幅值达 100Pa 以上 此期间电厂热控人员对炉膛负压控制系统的控制参数进行了多次修改 但控制品质未见明显改善 我单位赴现场后 对该机组 2015 年 3 季度的运行参数 历史数据进行全面 收集和分析 以下 针对此次炉膛负压异常问题的分析 结论及处理建议做详细介绍 3分析过程 3 1风烟系统运行参数分析 对该机组近期的运行情况及风烟系统各主要参数的历史数据进行收集 对比和分析 发现2015 年3 季度 中该机组两台空预器的烟气侧进出口差压出现明显上升 一次风侧 二次风侧进出口差压也出现上升 选取300MW 400MW 500MW 三个典型工况 对7 月 8 月及9 月上旬该机组两台空预器的烟气侧 一次风侧 二次风侧进出口差压进行汇总和比较 结果如表 1 表 3 所示 表 12015 年 3 季度机组空预器烟气侧进出口差压变化趋势 A 空预器烟气侧进出口差压 Pa B 空预器烟气侧进出口差压 Pa 机组负荷7 月8 月9 月7 月8 月9 月 300MW600 700600 700800 900600 700600 700900 1000 400MW800 900900 10001000 1100800 900900 10001200 1300 500MW1050 11501200 1300 14001050 11501200 1300 1600 表 22015 年 3 季度机组空预器一次风侧进出口差压变化趋势 A 空预器一次风侧进出口差压 Pa B 空预器一次风侧进出口差压 Pa 机组负荷7 月8 月9 月7 月8 月9 月 300MW300 400350 450400 600300 400400 450500 650 400MW600 700600 750700 900600 700600 750800 950 500MW650 850900 1100900 1200650 850850 10501000 1250 表 32015 年 3 季度 1 号机组空预器二次风侧进出口差压变化趋势 A 空预器二次风侧进出口差压 Pa B 空预器二次风侧进出口差压 Pa 机组负荷7 月8 月9 月7 月8 月9 月 300MW300 400300 400300 400300 400300 400350 450 400MW350 450400 500450 550350 450400 500500 600 500MW500 600550 650600 750500 600550 650700 800 由表 1 可以看到 在选取的三个典型负荷工况下 该 600MW 机组 A 空预器的烟气侧进出口差压在 9 月上旬较 7 8 月上升了 200Pa 左右 而 B 空预器烟气侧的进出口差压上升了 300Pa 以上 同时 空预 器的一次风和二次风侧的进出口差压也出现了不同程度的上升 如表 2 表 3 所示 上述数据说明 1 号 机组空预器内部存在局部轻微堵塞 3 2炉膛负压振荡曲线分析 选取400MW 和520MW 两个典型工况 将送 引风机挡板保持开度不变 观察炉膛负压的变化趋势 1 工况1 400MW 稳定工况下 将该机组引风机 送风机均切为手动控制方式 如图1 所示 此时炉膛 负压呈周期为1 分钟左右 幅值为 50Pa 以上的等幅振荡 36 张兴 脱硝系统改造后炉膛负压波动原因分析及对策 2 工况2 520MW 稳定工况下 短时间内削弱炉膛负压控制器比例 积分作用 使引风机 送风机挡板 开度暂时不发生改变 如图2 所示 此时炉膛负压呈周期为1 分钟左右 幅值为 80Pa 左右的等幅振荡 综上 在300MW 和520MW 两个典型负荷工况下 送 引风机挡板开度未改变时 1 号机组炉膛负压始 终呈周期为1 分钟左右的等幅振荡 振荡周期与空预器转动周期一致 振荡幅值随机组负荷上升而加大 图 1 300MW 工况炉膛负压典型曲线 图 2 520MW 工况炉膛负压典型曲线 3 3结论及进一步分析 综合上述分析 认为该机组炉膛负压异常的原因是锅炉空预器存在局部轻微堵塞 由于堵塞的不均匀 性 造成空预器烟道阻力始终随着空预器旋转发生周期性增大和减小 从而引起炉膛负压的周期性波动 由于炉膛负压控制系统的稳定和控制品质的提升必须建立在测量信号准确灵敏 机炉系统工况稳 定 现场设备性能良好的基础上 因此在目前的风烟系统运行状况下 仅通过控制参数的调整已无法实 现系统控制品质的提升 4 对空预器局部堵塞情况做进一步分析 经查 该机组 2015 年 7 月以来锅炉运行条件变化 入炉煤 硫分和灰分上升 造成烟气中 SO2含量增大 经过催化剂作用后生成大量 SO3 同时该机组 2015 年三 季度负荷率一直偏低 由于低负荷时低氮燃烧效果明显下降 烟气中 NOX浓度偏大 而脱硝控制系统以 46 安徽电气工程职业技术学院学报第二十二卷第一期 SC 出口的 NOX浓度为主控信号 故低负荷时喷氨量增加 但因实际烟气量有所下降 故喷氨量超过 实际反应所需 导致过量氨逃逸进入空预器 此外 电厂对环保排放指标要求要求较严 脱硝控制系统 出口 NOX浓度的设定值设置较低 也会造成喷氨量相对较大 5 根据该机组目前烟气中 SO3含量和氨逃逸量相对较大的状况 将会导致生成大量硫酸氢铵 NH4HSO4 凝结物 在 150 220 温度区间 NH4HSO4是一种高粘性液态物质 易冷凝沉积在空预器 换热元件表面 粘附烟气中的飞灰颗粒 堵塞换热元件通道 减小空预器内流通截面积 降低换热元件的 效率 因此造成了该机组空预器阻力的增加和局部的轻微堵塞 4处理建议 针对此类因脱硝系统改造后氨逃逸增大 导致空预器堵塞 炉膛负压控制异常问题 建议如下 1 由环保专业开展专项喷氨优化试验 优化调整喷氨调节阀 流量计 喷氨格栅 保证喷氨 烟气 的流场均匀分布 达到提高脱硝系统效率 减少氨逃逸量的目的 2 脱硝系统催化剂已经超过或接近性能保证期限时 考虑及时利用停机机会对催化剂进行检查 并清灰 考察吹灰效果是否理想 提高催化剂整体活性 减少在相同脱硝效率下的氨逃逸率 3 运行人员应加强对空预器烟气侧 一次风侧 二次风侧进出口差压及风机电流 开度等参数的 监视 防止空预器堵塞加剧后对锅炉系统及设备造成更为严重的后果 4 运行人员在负荷调整和异常工况时 应加大干预力度 控制脱硝效率上限值 改善低负荷时低 氮燃烧的二次配风方式 控制进口 NOX含量 避免在低负荷燃烧时喷氨过量 可增加 SC 进口折算后的 NOX值大屏报警 6 5 电厂应安排在必要时增加每日空预器吹灰次数 防止空预器积灰堵塞情况加剧 6 电厂应加强入炉煤的掺烧管理 尽量降低煤的氮 硫含量 7 热控专业可对炉膛负压控制系统的相关参数进行适当调整 在不影响目前炉膛负压控制品质 的前提下 尽量避免引风机动叶及执行机构过于频繁的开度调整 以降低现场设备的磨损老化速度 8 为防止因空预器堵塞造成炉膛负压控制异常问题加剧 热控专业应在炉膛负压控制系统的组 态中对 炉膛负压设定值与测量值偏差大 切手动定值进行严格设置 确保在调节过程中不因参数波动 导致大幅振荡甚至曲线发散等威胁机组安全的问题 5处理结果 为彻底解决空预器堵塞问题 该厂于本次事件发生后利用调停机会对锅炉空预器进行了冲洗 并联 系电科院开展了脱硝喷氨优化及控制方案优化工作 在随后的机组运行过程中该厂严格执行定期吹灰 并相继开展了燃烧优化 配煤掺烧优化等工作 并对该厂其余机组均做了相同处理 在后续运行近 2 年 的时间内该厂所有机组未再发生因空预器堵塞引发的运行异常事件 参考文献 1 赵宗让 电厂锅炉 SC 烟气脱硝系统设计优化 J 中国电力 2005 11 69 74 2 钟礼金 宋玉宝 锅炉 SC 烟气脱硝空气预热器堵塞原因及其解决措施 J