北方联合电力有限责任公司达拉特发电厂(以下简称达拉特发电厂)8号机组(600 MW)锅炉为亚临界、一次中间再热循环汽包炉,单炉膛、固态排渣、全钢架悬吊结构、平衡通风。炉后布置2台三分仓容克式空气预热器(以下简称空预器),采用摆动式燃烧器,制粉系统采用正压直吹式制粉系统,配6台HP1003型中速磨煤机。为了满足环保减排的要求,2015年12月在锅炉尾部烟道增加了SCR脱硝系统。
2 存在的问题达拉特发电厂8号机组自SCR脱硝系统投运以来,空预器一次风风道冷端开始有NH4HSO4与飞灰混合物板结,空预器前后一次风压差增大。在机组负荷较低、一次风风速较低情况下,空预器一次风风道冷端板结情况尤为严重,2台一次风机经常发生抢风故障,锅炉被迫限制给煤量与风量,机组负荷降至470 MW以下。在此情况下,通常采取的手段是减少给煤量来降负荷,减少入炉一、二次风量、降低一、二次风风压以降低直吹燃烧器火焰刚度,加大空预器吹灰频度[1]。但在2017年3—4月以来,减少锅炉一次风,降低机组出力方法采用次数较多,不仅限制机组出力,而且对设备安全运行造成威胁,影响达拉特发电厂各项指标的完成[2]。
3 原因分析综合机组实际运行情况分析,确定空预器一次风风道冷端堵塞是导致8号机组出力受限的主要原因。
3.1 SOFA风配风不合理8号机组炉膛出口配有2层SOFA(分离燃尽风)小风门,其作用是在炉膛出口处通入冷却助燃风,使炉膛内未燃尽气体在炉膛出口迅速燃尽,防止产生还原性气体,同时通入的冷却风可降低炉膛出口烟温,防止高负荷下SCR脱硝装置入口烟温过高使催化剂失效。但炉膛出口烟温较低,会增加氨逃逸量。SOFA风风门开度原设计值不低于60%,裕度过大,导致炉膛出口处通入过量冷风,下层燃烧器风量减少,致使炉膛出口烟温过低,不仅使烟气中含氧量增加,而且降低了喷入炉膛内的液氨活性,造成氨逃逸量增大;同时空预器入口烟温也降低,致使烟气中NH4HSO4达到露点,与烟气中粉尘混合后板结在空预器冷端[3],导致一次风风道特性改变,造成一次风抢风和喘振。机组负荷为480 MW时氨逃逸量与SOFA开度对应关系如图 1所示。
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图 1 氨逃逸量与SOFA风门开度对应关系曲线 |
由于机组AGC(Automatic Generation Control,自动发电控制)指令频繁变动,同时机组尾部烟道出口喷氨量设定值偏低,造成喷氨量增大;而且脱硝效率较高,有时达到98%,导致空预器处氨逃逸量增大,其对应关系见图 2,因此造成尾部烟气中NH4HSO4生成量相对较多,在空预器一次风风道冷端板结的NH4HSO4和灰的混合物也相对较多[4]。
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图 2 氨逃逸量与脱硝效率对应关系曲线 |
由于8号机组空预器吹灰压力设定值偏低,在空预器一次风风道冷端易出现蒸汽带水现象;同时由于吹灰压力设定值过低,炉膛负压偏低,不容易带走积灰,烟气中的NH4HSO4板结后易吸附在空预器构件上[5-6]。
4 运行调整与控制措施 4.1 改善炉内空气动力场在8号机组负荷大于400 MW时,将SOFA小风门开度限制在40%以下,在保证二次风箱压力的前提下,降低炉膛出口处烟气含氧量,尽可能减少喷氨量及氨逃逸量,从而降低烟气中NH4HSO4生成量[7-12]。经多次调节,锅炉喷氨量大幅下降,氨逃逸量也随之减少。
4.2 提高喷氨量设定值通过试验测试确定合适的喷氨量设定值,适当降低脱硝效率,以保证脱硝装置出口烟气符合环保要求。当8号机组尾部烟道出口喷氨量设定值为70 mg/m3时,8号机组喷氨量和氨逃逸量下降,并形成稳定控制趋势,同时机组氨电比也大幅下降,取得良好的经济效益。
4.3 提高空预器吹灰压力设定值将吹空预器吹灰压力设定值由1.5 MPa提高到1.8 MPa,将炉膛负压设定值由-50 Pa改变为-300 Pa,提高烟气流速,防止黏滞性灰分再次积存。
5 效果分析8号机组空预器前后一次风压差调整前最大为2.6 kPa,平均值1.715 kPa;调整后最大压差为1.6 kPa,大部分数据低于1.3 kPa,接近正常运行值1.0 kPa,且呈正态分布,说明空预器一次风风道冷端板结问题得到有效控制[3]。将调整前后空预器前后一次风压差进行统计并做概率图进行比较,结果如图 3所示。从图 3可以看出,调整后的空预器前后一次风压差数据偏于左侧,且数据更为集中,说明8号机组空预器一次风风道堵塞现象大大减少。
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图 3 调整前后8号机组空预器前后一次风压差概率对比 |
调整后,8号机组喷氨量最大值由74 kg/h降至31 kg/h,平均值由57.5 kg/h降至23.9 kg/h,氨逃逸量平均值由1.439×10-6降至0.2292×10-6。同时一次风机抢风次数明显下降。不仅解决了空预器一次风风道冷端NH4HSO4板结问题,减小了环境污染,而且降低了发电成本,全年节约液氨费用约25.33万元。
6 结束语达拉特发电厂8号机组由于喷氨量过大,造成空预器一次风风道冷端板结堵塞,一次风机抢风与喘振等不安全因素限制机组出力,影响机组效率,影响全年发电量指标的完成。通过运行参数调整,找出影响8号机组空预器一次风道冷端堵塞原因,并有针对性地采取调整控制措施,解决了空预器一次风风道冷端NH4HSO4板结问题,减少了机组降负荷次数,降低了SCR系统喷氨量,提高了机组运行经济性,对同类型问题处理具有借鉴意义。
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2018, Vol. 36 