锅炉脱硝空气预热器积灰的改进措施.pdf

第37卷第4期2023年7月天津化工Tianjin Chemical IndustryVol.37No.4Jul.2023锅炉脱硝空气预热器积灰的改进措施李晓贺（天津渤化化工发展有限公司，天津 300450）摘要院 本文分析了 130t/h 燃煤旋风炉经过烟气脱硝改造后，空气预热器出现大量积灰，管束堵塞严重的原因，根据设备的设计结构和堵塞现象，提出相应的改进措施，并对改进后的效果进行了对比分析,不仅节约了能源,还使空气预热器的积灰问题得到有效解决,保证了锅炉安全稳定经济运行。关键词院旋风炉；空气预热器；烟气脱硝doi:10.3969/j.issn.1008-1267.2023.04.022中图分类号院 TK223.4文献标志码院 A文章编号院1008-1267(2023)04-0075-04收稿日期：2022-11-01随着现代工业生产的发展和生活水平的提高袁大气污染成为人们越来越关注的问题遥 据有关资料统计袁我国氮氧化物的排放量中 70%来自于煤炭的直接燃烧袁而火电工业又是我国燃煤大户袁 火力发电厂是氮氧化物排放的主要来源之一,环保和节能要求的提高袁使电力工业面临资源与环境更加严格的约束遥 2014 年 9 月袁国家发展改革委等部门联合下发叶煤电节能减排升级与改造行动计划渊2014-2020 年冤曳,根据环保法规标准要求袁火电行业要坚持野创新驱动冶和野推广应用冶并重的方针袁全面推动除尘尧脱硫尧脱硝技术及装备的进步和升级遥 为积极响应国家政策袁我公司为3 台 130t/h 燃煤旋风炉1全部配备烟气脱硫尧脱硝尧干电及湿电除尘设备设施遥 其中袁烟气脱硝是将锅炉内煤燃烧产生的大量 NOx 还原为 N2和 H2O袁脱除烟气中的 NOx袁从而减少烟气中 NOx 对环境的污染遥 脱硝分为燃烧前脱硝尧燃烧过程脱硝和燃烧后脱硝袁 本文介绍的旋风炉脱硝为燃烧后脱硝袁脱硝改造后造成空预器大量积灰袁影响换热效率袁使锅炉排烟温度升高袁从而造成大量能源浪费遥1设备概况我公司有 3 台额定蒸发量为 130t/h 燃煤旋风炉袁为室内立式仪型布置尧次高温次高压尧单锅筒尧自然循环尧集中下降管尧液态排渣尧悬浮燃烧的煤粉炉遥 空气预热器为多道单面进风布置方式袁由于脱硝改造袁原中温尧低温空气预热器改造为中温空气预热器上级尧 中温空气预热器下级袁低温空气预热器从下往上依次布置在锅炉厂房外新增的钢架上袁 每层空气预热器有四组管箱袁高度为 2330mm遥 其中袁中温空气预热器上级管箱的管子规格为 椎51伊1.5袁 中温空气预热器上级管箱换热面积为 1392m2袁中温空气预热器下级和低温空气预热器管箱的管子规格为 椎40伊1.5袁 中温空气预热器下级和低温空气预热器每层空气预热器换热面积为 1452m2遥 锅炉脱硝改造后中温和低温空气预热器布置如图 1 所示遥锅炉脱硝改造运行一段时间后袁各级空气预热器上方都会形成大量积灰袁特别是低温段空气预热器上方袁由于脱硝系统长期高效投入袁势必造成大量喷氨袁在空气预热器沉积大量积灰且难以去除袁不仅烟气阻力增大袁还影响的换热效率袁使排烟温度升高袁造成大量能源浪费袁直接影响锅炉的安全尧经济尧稳定运行遥天津化工2023 年 7 月2空气预热器积灰原因分析2.1低温腐蚀SCR渊选择性催化还原法冤是目前应用较多的烟气脱硝技术袁 脱硝效率高达 90%以上袁 由于SCR 脱硝反应器一般布置在电除尘器之前袁因此烟气中的飞灰含量比较高遥 锅炉投运 SCR 后袁不可避免产生 NH3逃逸袁烟气中的 SO3与 SCR 逃逸的 NH3会生成 NH4HSO4遥NH3垣SO3垣H2O 寅NH4HSO4NH4HSO4在 150200益间呈液态袁 黏性和腐蚀性很强袁NH4HSO4和烟气中的飞灰黏附在空气预热器换热面上袁使换热面脏污袁低温段发生低温腐蚀袁导致空气预热器大量积灰遥2.2烟气流道不畅位置 A 处低温空预器上方空间比较小袁烟道收缩后烟气出口较小袁烟气不能通畅流走袁导致烟气灰尘形成旋流袁也是造成空气预热器上方形成大量积灰原因之一遥3改进措施3.1控制脱硝喷氨量1冤运行中通过控制脱硝喷氨量袁尽量减小NH3逃逸量袁从而减少 NH4HSO4的生成量遥2冤运行中通过监视和分析催化剂上下层压差的变化曲线尧喷氨量的变化袁合理安排锅炉检修周期袁检修时对催化剂进行清理袁以达到保持催化剂较高效率的目的遥 增强 NOx 的转化率袁使NH3尽可能多的与 NOx 反应袁降低 NH3逃逸量遥3冤运行中通过有意识的对脱硝喷氨量进行控制袁 在满足排放标准的基础上尽量提高 NOx 的排放值袁以达到脱硝喷氨量不过剩的目的遥 原则上在催化剂有效面积及催化效率不变的情况下袁NOx排放值控制得越低需要 NH3的过剩系数越高袁即NOx 排放值与 NH3逃逸量成反比遥4冤运行中通过合理调配风量袁对锅炉一次风尧二次风尧三次风进行合理分配袁以达到低氮燃烧的目的袁NOx 生成量的减少会降低脱硝喷氨量袁减少 NH3逃逸量遥5冤运行中严格控制炉膛负压在合格范围内袁尽量使烟气流速贴近低限运行袁增加烟气和NH3在催化剂中停留的时间袁 使烟气中 NOx 尽量反应完全袁从而减少脱硝喷氨量袁降低 NH3逃逸量遥6冤运行中合理控制锅炉烟气含氧量即控制空气过剩系数袁保证含氧量在控制范围内并有意接近低限运行袁 既可防止产生 CO 又可降低高温过程中 O2和 N2的反应袁 从而达到降低初始 NOx质量浓度的目的袁初始 NOx 质量浓度降低袁可减少脱硝喷氨量遥7冤运行中尽量控制催化剂温度在效率最高区间的运行袁由于后期环保煤种的热值较高袁通过合理配煤使发热量和灰熔点达到一个平衡状态袁合图 1旋风炉改造后示意图76第 37 卷第 4 期理控制煤粉细度和控制燃尽时间袁 保证催化剂温度区间合适袁从而减少脱硝喷氨量遥8冤通过对燃烧器及配风系统进行低氮改造袁达到了降低 NOx 初始值的目的袁从而降低脱硝喷氨量袁减少 NH3的逃逸量遥3.2加装声波吹灰器声波吹灰技术的迅速发展袁是彻底解决锅炉大量积灰结垢的方法袁声波吹灰器2发声原理袁是将一定压力的气源(压缩空气或蒸汽)输入吹灰器特制气室袁 使气源在特定的几何空腔内产生振荡袁激发空腔内气体的强烈振荡而发出高强度的声波遥 其除灰机理是将高强度的声波送入运行中锅炉炉体内的各种可能积灰结渣的空间区域袁通过声能量的作用袁使这些区域内的空气与粉尘颗粒产生振荡袁破坏和阻止粉尘粒子在热交换表面或粒子之间的结合袁 使之始终处于悬浮流化状态袁以便烟气或重力将其带走遥如图 1 所示袁为解决空气预热器积灰堵塞问题袁在图 1 中 1尧2尧3 位置安装声波吹灰器袁分别为中温空气预热器上级尧中温空气预热器下级尧低温空气预热器每层管箱上方加装一台声波吹灰器袁当声波吹灰器3工作时袁驱动气体进入管道控制系统接收到气路系统压力开关的信号后袁打开电磁阀给高声强发生器供气发出声波袁使用声波吹灰器循环对每层空气预热器上方进行吹扫袁通过烟气将灰尘带走袁防止烟气中的灰尘沉积遥3.3改进空气预热器出口烟道对烟气管道进行改进如图 2 所示袁加高低温段空气预热器出口直段烟道遥 改进前袁直段烟道高度为 900mm袁烟道出口通流面积较小袁易造成空气旋流袁导致积灰遥改进后袁烟道出口直段增加到 2900mm袁 空气预热器出口至弯头处烟道通流面积增大袁烟气不易形成空气旋流遥同时袁 改进前低温空气预热器上方空间较小袁 特别是靠近烟道侧壁的位置最低为900mm袁而空预器管箱高度为 2330mm袁 在进行空预器清 洗 时 袁 高 压 水 枪 的 长 度 最 短 也 要 超 过2330mm袁才能彻底清洗空气预热器管束遥 改进后袁烟道直段增加至 2900mm遥 如果空气预热器管束发生堵塞袁这样改进同时方便了空气预热器的清洗遥3.4加装空气吹扫管路如图 3 所示袁在低温段空气预热器上方加装3 排空气吹扫管路袁 每排管路上有若干压缩空气喷嘴袁在低温段空气预热器上方进行水平方向吹扫袁防止积灰黏附在空气预热器上方袁积灰随着烟气流走袁从而减少积灰遥4改进后效果对比分析4.1运行效果对比分析改进前袁锅炉运行两个月袁空气预热器前后差压上升明显袁排烟温度上升袁空气预热器出现大量积灰袁锅炉无法达到经济负荷运行袁必须停炉对空气预热器进行高压清洗袁从而导致无法向公司化工分厂供应蒸汽袁严重影响化工分厂生产运行遥改进后袁 运行中保持 3 台声波吹灰器和 3 排图 2出口烟道示意图图 3加装空气吹扫示意图李晓贺：锅炉脱硝空气预热器积灰的改进措施77天津化工2023 年 7 月项目排烟温度（左）/益排烟温度（右）/益改进前148156改进后132138空气预热器平均温降1618表1改进前后排烟温度对比压缩空气管路 24h 循环对空气预热器上方进行吹扫袁 空气预热器的前后差压基本保持稳定袁排烟温度稳定袁没有持续上升袁锅炉可以实现长周期稳定运行遥4.2排烟温度对比分析改进后袁 空气预热器积灰得到有效控制袁旋风炉长时间运行后空气预热器换热效率没有明显降低袁 对空气预热器采取以上改进措施前后袁锅炉的排烟温度参数对比见表 1袁 不考虑其他因素袁从表中的数据可以看出袁对空气预热器采取以上改进措施后锅炉的排烟温度平均降低了17益遥4.3经济效益分析4.3.1节约高压清洗费用改进前袁锅炉运行最长 23 个月袁空气预热器会出现大量积灰袁就需对空气预热器进行一次高压清洗袁每年累计清洗 46 次袁三层空气预热器总面积为 4296袁每次清洗费用约 20万元袁 每减少一次清洗就会节约资金 20 万元左右遥4.3.2节约燃煤收益当空气预热器堵塞时袁 烟气系统阻力增大袁需要增大引风机的出力袁 适当减少鼓风机的出力袁最终影响锅炉带负荷能力袁对化工生产产生一定影响遥 通过分析我们可以看出袁当空气预热器堵塞时袁需要不正常地增加引风机的出力来维持锅炉正常的负压系统袁因此袁锅炉的耗电量增加遥 由于锅炉的负压系统受到影响袁导致鼓风机的出力变差袁所以袁锅炉的不完全燃烧热损失增加袁经济性下降遥锅炉空气预热器进行改进后袁 积灰明显减少袁不考虑其他因素袁排烟温度平均降低了 17益遥我公司单台锅炉排烟量为 30 万 m3袁 现燃烧煤的发热量约为 5900kcal/kg遥 按单台锅炉每年运行6000h 计算袁每年单台锅炉节约燃煤约 1560t遥4.3.3减少开停锅炉次数收益锅炉每次开停炉过程需消耗柴油约 10t袁燃煤约 6t袁耗水耗电费用约为 8000 元遥 因此袁每减少一次开停炉袁就可节约大量能源与费用遥4.3.4其他方面锅炉的稳定运行保证了公司化工分厂生产的稳定袁产生的经济效益暂未统计遥5结语电力行业是重要的基础性行业袁也是社会经济持续发展的重要条件和保证袁面对资源约束趋紧尧环境污染严重尧生态退化的严峻形势袁以及生态文明建设的国家需求袁火电厂脱硝系统需要长期高效投入运行遥 通过以上对空气预热器的改进方案袁能有效解决空气预热器积灰问题袁提高了空气预热器运行的可靠性袁节约大量能源袁保证锅炉安全稳定经济运行遥参考文献：员 周强泰.锅炉原理（第二版）M.北京:中国电力出版社,2009.2 陈强飞.声波吹灰器在锅炉吹灰中的应用J.环境工程,2006,24(2):89-90.3 李彦民,王俊杰.高强声波吹灰器在 1000MW 机组空预器中的应用J.电力科技与环保,2016,32(2):37-38.垃圾可变宝分类更环保78