江蘇省國信集團能源部 宋傳教 江蘇淮陰發(fā)電有限公司 邱瑋坤

摻燒泥煤對空預(yù)器柔性密封彈簧影響及預(yù)防措施

江蘇省國信集團能源部 宋傳教 江蘇淮陰發(fā)電有限公司 邱瑋坤

近年來，火力發(fā)電廠為降低燃煤綜合成本，采用摻燒部分泥煤技術(shù)，但是采用該技術(shù)后帶來SCR氨逃逸量增加，引起回轉(zhuǎn)式空預(yù)器柔性密封彈簧故障，本文對此進(jìn)行分析并提出相關(guān)預(yù)防措施。

發(fā)電廠；SCR；氨逃逸；空預(yù)器柔性密封彈簧；形變；預(yù)防措施

江蘇淮陰發(fā)電有限公司現(xiàn)有兩臺300MW燃煤機組，鍋爐設(shè)計煤種為煙煤，近年來，隨著上網(wǎng)電價下調(diào)，電廠燃煤成本上升，為提高機組經(jīng)濟效益，降低燃煤成本，公司針對兩臺機組燃煤鍋爐全年有計劃摻燒一定比例的泥煤，泥煤的熱值較常規(guī)燃煤的熱值低，摻燒泥煤后，機組接帶負(fù)荷時用空氣量增加，為保證NOx排放不超標(biāo)，噴氨量增加，氨逃逸量增加，硫酸氫氨的生成量增加，粘接在空預(yù)器密封彈簧上，導(dǎo)致回轉(zhuǎn)式空預(yù)器柔性密封彈簧出現(xiàn)故障。

1 機組概況

淮陰發(fā)電有限公司現(xiàn)有兩臺煤粉鍋爐，分別為#3、4爐，系哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的HG-1036/17.5-YM36型亞臨界中間一次再熱、自然循環(huán)、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、∏型、露天布置、全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)的燃煤鍋爐。

鍋爐采用5臺ZGM95G型中速磨直吹式冷一次風(fēng)機制粉系統(tǒng)，配煤方式為下三層磨煤機煤倉為常規(guī)燃煤，上層兩臺磨煤機煤倉配煤為泥煤，正常機組接帶負(fù)荷使用下層四臺磨煤機，最上層磨煤機處于熱備用。

2012年為減少兩臺機組回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)，將空預(yù)器密封由原來固定式密封改造為柔性接觸式密封。柔性接觸式密封系統(tǒng)安裝在徑向轉(zhuǎn)子格倉板上，在未進(jìn)入扇形板時，柔性接觸式密封滑塊高出扇形板5mm-10mm。當(dāng)柔性接觸式密封滑塊運動到扇形板下面時，合頁式彈簧發(fā)生形變。密封滑塊與扇形板接觸，形成嚴(yán)密無間隙的密封系統(tǒng)。當(dāng)該密封滑塊離開扇形板后，合頁式彈簧將密封滑塊自動彈起，以此循環(huán)進(jìn)行。

根據(jù)國家環(huán)保政策，在鍋爐尾部煙道省煤器出口與空氣預(yù)熱器入口之間配有SCR脫硝系統(tǒng)。

SCR指選擇性催化還原技術(shù)。

SCR（Selective Catalytic Reduction ）脫硝工藝的原理是在催化劑的作用下，還原劑（NH3）在催化劑的作用下與煙氣中NOx化學(xué)反應(yīng)生成無害的氮氣和水，從而除去煙氣中的NOx?！斑x擇性”指還原劑氨和煙氣中的NOx發(fā)生還原反應(yīng)，而不與煙氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)。SCR催化反應(yīng)器的布置方式一般為高塵布置方式，即布置在省煤器和空預(yù)器之間的高溫?zé)煹纼?nèi)。在該位置，鍋爐出口煙氣溫度能夠滿足催化反應(yīng)的最佳溫度。催化反應(yīng)溫度一般在300℃～400℃。

基本化學(xué)反應(yīng)方程式：

副作用化學(xué)反應(yīng)方程式：

在SCR煙氣脫硝反應(yīng)過程中由于氨的不完全反應(yīng)，氨逃逸是不可避免的，逃逸的氨會同煤燃燒煙氣中時的SO3產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成硫酸氫氨和硫酸氨。

正常運行控制SCR氨逃逸率在3ppm以下，最高不能超過10ppm，以減少硫酸氨和硫酸氫氨的生成。

2 密封彈簧故障情況

2015年5月2日在#4爐停爐期間，對#4機組空預(yù)器進(jìn)行常規(guī)內(nèi)部檢查，發(fā)現(xiàn)部分空預(yù)器冷端柔性密封合頁彈簧已工作不正常。下圖是正常密封彈簧和故障彈簧對比。（白色是硫酸氫氨粘結(jié)飛灰固態(tài)形成物）

正常彈簧

故障彈簧

#4爐A、B空預(yù)器冷端硫酸氫氨結(jié)露較重，部分硫酸氫氨粘結(jié)在柔性接觸式密封合頁彈簧本體上，影響合頁彈簧的正常彈性形變，長時間形成塑性形變，當(dāng)密封滑塊運動到扇形板下面時，合頁式彈簧不再發(fā)生形變，導(dǎo)致滑塊與扇形板之間摩擦力增大，致使空預(yù)器驅(qū)動力增大，嚴(yán)重時導(dǎo)致合頁式彈簧損壞，本次檢查已發(fā)現(xiàn)部分合頁密封彈簧已損壞。如合頁式彈簧一直保持屈服狀態(tài)，導(dǎo)致滑塊與扇形板之間間隙變大，空預(yù)器漏風(fēng)變大，失去柔性接觸式密封意義。本次檢修中，對冷端的柔性接觸式密封進(jìn)行修復(fù)和更換處理。

3 密封彈簧故障原因

2014年本公司為提高經(jīng)濟效益，全年開始有計劃摻燒泥煤，正常摻燒泥煤一次樣熱值為3500-4000大卡左右，灰分含量達(dá)47%左右。

摻燒泥煤后，為保證機組接帶負(fù)荷，機組制粉系統(tǒng)出力要增加，因而一次風(fēng)量也增加，導(dǎo)致機組火焰中心被抬高，鍋爐排煙溫度增加，氧量偏大，燃料型NOx生成量增加，SCR反應(yīng)器進(jìn)口NOx處于較高水平，為保證出口NOx濃度，致使噴氨量過大，造成氨逃逸量增加。另外，由于泥煤中含有水分較大，摻燒泥煤時易斷煤，斷煤時短時在爐膛形成富氧燃燒，短時間NOx含量增加，為保證機組出口NOx環(huán)保指標(biāo)合格，短時SCR噴氨量急劇增加，不能完全與NOx反應(yīng)，氨逃逸率增加，逃逸的氨和煙氣中的SO3反應(yīng)生成硫酸氫氨。

硫酸氫銨在不同的溫度下分別呈現(xiàn)氣態(tài)、液態(tài)、顆粒狀。在146℃-200℃溫度范圍內(nèi)為液態(tài)。液態(tài)的硫酸氫銨是一種粘性很強的物質(zhì)，會捕捉煙氣中飛灰，煙氣流經(jīng)空預(yù)器時，溫度逐漸降低，形成了粘結(jié)性極強的融鹽狀的積灰，很容易在空預(yù)器沉積，并促使大量飛灰附著于空預(yù)器，附著在空氣預(yù)熱器的柔性密封合頁彈簧上，隨著粘結(jié)量不斷增加，導(dǎo)致密封彈簧不能正常形變，致使空預(yù)器柔性密封失去作用。

4 預(yù)防措施

要保證空預(yù)器柔性密封合頁彈簧的正常運行，就必須減少硫酸氫氨的生成量，根據(jù)硫酸氫氨化學(xué)反應(yīng)生成特點，制定了相關(guān)預(yù)防措施：

4.1 優(yōu)化噴氨調(diào)節(jié)自動控制，改善噴氨、煙氣流場的分布均勻性，定期對SCR系統(tǒng)測量儀表進(jìn)行校驗、比對，提高SCR系統(tǒng)測量準(zhǔn)確性，確保測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在滿足NOx排放要求的前提下盡可能減少噴氨量，有效控制脫硝系統(tǒng)氨逃逸率不超過3ppm，以減少硫酸氫氨的生成。

4.2 在鍋爐燃煤摻配環(huán)節(jié)對水份較低的泥煤采取直接摻燒，對水份較高的泥煤進(jìn)行晾曬轉(zhuǎn)運烘干的措施，降低含水量，或直接采購烘干型泥煤，保證磨組運行中不斷煤，在有計劃啟停磨時應(yīng)提前對噴氨量進(jìn)行調(diào)整，控制氨逃逸率不超過3ppm。

4.3 嚴(yán)格控制入爐煤中硫含量，要求長期運行不超過0.8%，短期運行（連續(xù)一周）不超過0.92%，最高不得超過鍋爐原煤種設(shè)計值。

4.4 在#4機組低負(fù)荷運行時以及斷煤等異常工況時，運行人員應(yīng)加大干預(yù)力度，可根據(jù)爐內(nèi)燃燒工況變化情況及時調(diào)整燃燒及二次配風(fēng)方式，合理控制氧量2.5-3%，保證最佳過?？諝庀禂?shù)，控制爐膛出口NOx濃度不得超過400mg/m3，并可采取及時調(diào)用上層磨組及合理調(diào)整各層二次風(fēng)門風(fēng)量配比的運行方式，以提高SCR進(jìn)口煙溫及空預(yù)器出口冷端綜合溫度。

4.5 擇機實施技改，在一次風(fēng)機、送風(fēng)機入口加裝新型可翻轉(zhuǎn)暖風(fēng)器，在冬季環(huán)境溫度較低時及時投用，提高空預(yù)器冷端溫度。提高空預(yù)器冷端吹灰頻次，空預(yù)器吹灰器投入前，必須經(jīng)過充分的疏、放水以及暖管工作，同時為防止吹灰蒸汽凝結(jié)，應(yīng)確保蒸汽過熱度不低于130℃，并保證吹灰蒸汽壓力，及時將生成的硫酸氫氨融鹽消除。

4.6 控制鍋爐運行時爐膛氧量，保持合適的過量空氣系數(shù)，優(yōu)先運行中、下層磨組，降低NOX的生成量，減少SO3生成。

4.7 制定合理的預(yù)防性檢查措施，停爐時及時對空預(yù)器本體進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)空預(yù)器密封彈簧故障時及時進(jìn)行積灰清洗，恢復(fù)彈簧彈性，損壞時及時進(jìn)行彈簧更換。

5 結(jié)論

空預(yù)器柔性接觸式密封系統(tǒng)合頁彈簧起著至關(guān)重要的作用，合頁彈簧一旦卡塞或損壞，將使柔性接觸式密封失去作用，不僅影響鍋爐運行的安全性而且使鍋爐效率顯著降低，因此在運行中應(yīng)加強監(jiān)視、調(diào)整和分析，嚴(yán)格執(zhí)行摻燒泥煤時減少硫酸氫氨生成的相應(yīng)的技術(shù)措施，保證空預(yù)器柔性密封系統(tǒng)設(shè)備具備良好的運行狀態(tài)，減少空預(yù)器硫酸氫氨融鹽積灰，從而確保機組的安全經(jīng)濟穩(wěn)定運行。