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锅炉烟气脱硝中稀释风系统故障和处理
时间:2021-03-18 09:50:32

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摘要: 针对马钢热电总厂南区三台220t/h煤粉锅炉,脱硝稀释风机系统在运行中出现的风机风箱和进口管道震动大、法兰面漏灰严重、叶轮磨损严重,运行和维护工作量等问题,进行研究和分析,提出解决方案,达到了预期效果。

1、简介:

马钢热电总厂南区三台煤粉锅炉,为上海锅炉厂生产的,单汽包自然循环锅炉,燃烧器布置在炉膛的正四角,低氮燃烧,布袋除尘,回转式空气预热器,最大耗煤量28.6 t/h,蒸发量为220t/h,可掺烧30%(热值比)高炉煤气。为应对“十二五”火电行业的二氧化硫及氮氧化物控制要求,满足《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)的要求,2015年6月到12月,先后完成了三台煤粉炉脱硫脱硝建设工程,2018年6月又对三台煤粉锅炉进行了超净排(SO2<35mg/m3、NOx<50mg/m3、烟尘<5 mg/m3)改造。从第一次改造后,脱硝系统运行情况来看,三台锅炉脱硝系统,虽然排放指标能够达到排放标准,但脱硝稀释风系统运行震动大、风机叶轮和风箱磨大、管道系统漏灰严重、设备维护量大等一系列问题,一直困扰着我们。通过对系统检查、分析和研究,我们制定了详细改造方案,在2018年第二次超净排改造前逐步实施,系统所存在的问题得到了很好的解决,达到了预期效果。

2、SCR(选择性催化还原)脱硝装置的工艺流程:

尿素溶液通过尿素输送泵输送至尿素喷枪,在压缩氮气的作用下,于热解炉内分散成微小的雾滴,该雾滴在热二次风作用下热解生成含有NH3的热解风,该热解风经喷氨格栅进入烟道,与原烟气混合进入并进入反应器,在反应器内催化剂的作用下,氨气(NH3)将原烟气中的NOX还原成无公害氮气N2和H2O。该反应发生在装有催化剂的反应器里,烟气与喷入的氨在催化剂的作用下反应,实现脱出氮氧化合物。烟气中的氮氧化合物,通常由95%的NO和5%的NO2组成,它们通过以下反应转化成水和氮气。

4 NO + 4 NH3 + O2 -> 4 N2 + 6 H2O

4 NH3 + 2 NO2 + O2 -> 3 N2 + 6 H2O

1 NO2 + 1 NO + 2 NH3 -> 2 N2 + 3 H2O

1.jpg

3、稀释风系统概况和存在的问题:

3.1 系统概况:

稀释风系统最主要设备是稀释风机和进出口控制阀门。风机的作用是抽取锅炉一定量的热风,通过电加热将将氨气稀释到一定比例后,喷入反应器管道,防止氨气与空气混合达到爆炸比例,从而避免造成危险。稀释风机一般选用专用高压离心风机,以确保氨空气稀释比例不大于5%。每台机组设有两台稀释风机,一运一备,进行连锁保护试验,在锅炉点火时期就将稀释风机投入。

3.2 运行中的问题:

自2016 年初脱硝系统投运以来,发现3 台锅炉脱硝稀释风机系统,运行存在的普片现象为:风箱和进口管道震动大、法兰面漏灰严重、叶轮磨损严重,设备维护量大,现场噪音和粉尘大,运行环境差。期间多次停炉停机对稀释风系统解体检查,对磨损严重的部件进行补焊和更换。但稀释风机系统存在的问题,始终没有从源头解决,给设备维护和正常运行带来了不必要的麻烦,问题的解决势在必行。

4、原因分析及对策:

通过对稀释风系统认真研究分析,发现系统震动大、磨损大和噪音大的主要原因是系统的控制、连接方式和取风口位置存在设计缺陷,并根据原因分析制定了相应对策,具体的做法如下。

4.1 系统的控制方式:

原系统的控制方式,采用的是入口阀门全开,调节风机出口阀门来控制流量,由于该系统稀释风机选型较大,为减小流量,需要关小出口调节挡板,此时风道阻力增大,使管道特性曲线Q—ΔH从OA移动到OB,风机的工作点从A移到B,风机流量从Q2减小到Q1,而风机的压头相应升高了ΔH,但升高的压头是用来抵消因减小流量而附加的节流损失(图1),这是造成系统震动大的主要原因。采取的对策是:将风机流量的调节,由出口调节改为入口调节,风机的出口压头大幅度下降(见改造前后对比图A和B)。

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4.2系统的连接方式:

原系统管道和阀门的连接方式为,入口手动隔离阀和管道连接为硬连接,由于稀释风系统运行温度在350℃左右,管道冷热膨胀变形较大,系统的硬连接无法吸收热膨胀生产的应力,同时也无法消除系统产生的震动。采取的对策是:在风机进口法兰硬连接处,增加金属补偿器,以消除热应力和系统震动(见改造前后对比图A和B)。

2.jpg

4.3取风口位置:

稀释风机入口气源来源与回转式空预器出口,由于回转式空预器漏风较大,因此,热二次风中粉尘含量较高,通过对系统的检查分析,原系统抽风口正好处在热二次风容易积灰的位置上(见上图标示的积灰点),这样会造成抽取的二次风含尘量大幅度上升。采取的对策是:改变取风口位置,将原先水平段取风改为垂直段取风,同时将取风口位置升高两米,有效的避开积灰点。

通过以上三方面改造,马钢热电总厂三台锅炉稀释风系统,彻底消除存在的问题,至今运行正常。

5、结束语:

风机和管道系统,产生的震动和设备磨损是比较常见的现象,但由于各电站现场条件和工艺流程相差很大,对出现的问题要具体分析,很多问题需要在各自实践中探索和总结,从该系统改造实施过程中,我们总结出如下经验:

5.1、风烟系统流量的调节控制,在出口压力要求不高的前提下,一般应优先使用出口调节方式,这样对减小了管道震动和节流损失都大有帮助。

5.2、风烟系统在系统设计时,特别是系统温度较高的系统,管道阀门和风机入口的连接应尽可能使用补偿器,以消除热应力和系统震动。

5.3、针对风机运行的介质含尘量较高问题,应充分考虑取风口位置的合理性,同时也要做好设备本身防磨措施。



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