循环流化床锅炉空预器堵灰原因分析及处理.doc

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1、循环流化床锅炉空预器堵灰原因分析及处理引言目前火电厂对NOx的控制采用的主流技术分为炉内低氮燃烧技术和炉外脱硝技术，炉外脱硝技术主要有选择性还原技术（SCR）和选择性非还原技术（SNCR）2种。这两种技术虽可通过炉内燃烧控制NOx的生成，借助SCR或SNCR系统来有效控制NOx排放，但易出现氨逃逸率大问题，过量NH3与锅炉燃烧产生的SO3结合生成NH4HSO4，引起空预器堵灰，影响锅炉机组的安全经济运行。为抑制NH4HSO4的生成，有必要对SO3的生成机理进行分析，以寻求解决空预器堵灰的途径。1SO3的生成机理煤中硫一般以无机硫、有机硫和单质硫3种形态存在，其中无机硫分为硫化物和硫酸盐，占总硫

2、份额60%70%；有机硫分为二硫化物和硫醇等，占总硫份额30%40%；单质硫很少。参与锅炉燃烧的是无机硫中的FeS2、有机硫和单质硫。1.1SO2生成机理煤燃烧产生的SO2主要来自无机硫中的FeS2、有机硫、单质硫的氧化及中间产物SO、H2S和CS2、COS的氧化。FeS2在氧化氛围中生成SO2；在还原氛围中，一部分自生分解，另一部分与H2、CO作用生成FeS、H2S、COS和S2。有机硫在氧化氛围中生成SO2，还原氛围中生产H2S、COS。单质硫氧化生成SO，SO最终氧化为SO2。COS是CS2的中间体，最终在氧化氛围中生成SO2。1.2SO2氧化成SO3的机理SO2转化为SO3在炉膛内完成

3、，SO2在高温区与氧原子作用生成SO3，火焰温度越高，氧原子浓度越高，在高温区停留时间越长，生成的SO3越多。SO3的生成还受各种因素的制约。富燃料燃烧时，SO3的生成速率相对较小，这是由于燃烧环境抑制了SO2向SO3的转化。因此，采用低氧分级燃烧有助于减小SO3的生成量。2锅炉空预器堵灰情况某电厂锅炉为东方锅炉股份有限公司设计制造的DG1089/17.4-1型亚临界、中间再热、自然循环锅炉。脱硫方式为炉外脱硫，脱硝方式为SNCR，脱硝介质为尿素。空预器为管式空预器。2019年2号机组临修期间，发现锅炉两侧空预器积灰严重（见图1）。对积灰成分进行了化验，结果见表1所示。由表1可以看出，位于空预

4、器一次风上部、中部、下部积灰中的硫酸酐质量分数分别为7.046%、6.654%、16.31%，上部、中部差别不大，下部突然增大。一次风下部位于距空预器下端500800mm，该位置NH4HSO4黏性最强。空预器一次风上部、中部、下部450灼烧减量分别为3.33%、36.83%、46.39%，从上到下逐渐增大。450正好位于NH4HSO4的分解温度范围内。3空预器入口SO3生成的影响因素分析为了解空预器入口SO3分布情况，分4个负荷工况对空预器入口烟气参数进行测试，具体数据见表2。在测试期间对燃煤指标进行化验，数据见表3。由表3可知，不同负荷工况下，煤中硫分基本变化不大，发热量变化很小，煤质稳定。

5、3.1负荷图2和图3分别为SO2、SO3生成趋势图，由图2和图3可以看出，SO2、SO3生成量随着负荷的增大而增大。负荷由160MW升到200MW时，SO2和SO3生成速率相对较大，这可能与床温的变化有关。3.2床温为了更好体现SO3的生成情况，通过煤质、烟气量换算得到SO3转化率，具体见表4。床温由895升到919.32时，SO3生成速率较大，而床温由919.32升到969.51过程中，SO3的生成速率相对较小且平稳，说明床温919.32是生成SO3生成速率变化的转折点。这个温度正好与有机硫的分解温度相差10以上，可能与炉内燃烧环境影响有关，导致有机硫的实际分解温度低于理论分解温度（930）

6、。3.3氧量为了分析氧量对SO3转化率的影响，本次试验在310MW负荷下，保持其他参数不变，只改变氧量，观察SO3的生成情况，具体数据见表5。从表5看出，各负荷下床温变化不大，CO体积分数变化相对较大，在氧量1.0%时，CO体积分数最大，为287.5410-6；氧量增至1.8%时，CO体积分数为0；氧量为1.0%1.8%时，锅炉处于富燃料燃烧；而氧量为1.8%2.5%时，锅炉处于富氧燃烧。氧量在1.0%1.8%时，SO3体积分数属于上升趋势；氧量在2.0%时，SO3体积分数似乎到达了最大值；氧量在2.0%2.5%时，SO3的生成速率有微弱下降趋势，说明富燃料燃烧有助于抑制SO3生成。3.4试验

7、结论通过分析机组负荷、锅炉床温、氧量对SO3生成的影响，得出以下结论：SO3的生成量随着负荷的增加而增加，但在实际运行中机组负荷受电网的影响二不可控；锅炉床温与有机硫的分解有直接关系，对SO3的生成有决定性的影响；合理的氧量可以抑制SO3的生成，运行中可以通过控制合适的氧量来降低SO3的生成，从而有效降低空预器堵灰的风险。为了保证锅炉效率及机组的安全运行，氧量要保持一定裕度。2号锅炉氧量应维持1.2%1.5%，这样既抑制了SO3的产生，又保证了锅炉效率。4SO3抑制措施SO3是生成NH4HSO4的主要原因。为了抑制NH4HSO4的产生，须从减少SO3的生成入手，从而起到缓解空预器及其他下游设备

8、堵灰和腐蚀的压力，抑制SO3生成的措施主要有以下方面。4.1控制锅炉床温控制床温能够有效减少SO3的生成。循环流化床锅炉床温一般控制在850，既能保证锅炉高效运行，又能减少NOx和SO3的产生。4.2控制入炉煤粒径入炉煤粒径是衡量锅炉燃烧状况的一个重要指标，如果粒径合适，锅炉床温均匀，流化较好，一次风会大幅下降，为低氧燃烧创造条件。本次试验由于现场没有筛分系统，粒径不能保证，导致床温不均匀，甚至达到1039，在这个温度区域NOx、SO2和SO3生成速率较高。为了防止大颗粒沉积引起排渣困难和造成结焦风险，只能增大一次风。由表3可知，一次风相对较大，应该加装筛分系统，以保证锅炉稳定燃烧。4.3采用

9、低氧分级燃烧低氧分级燃烧对抑制NOx和SO3的产生作用明显，NOx和SO3的减少降低了空预器堵灰的可能。为了实现低氧分级燃烧，需要对二次风进行改造：提高二次风喷口，拉大二次风喷口距离；适当缩小底层二次风量，加大上二次风量；喷口缩颈、减小倾斜角，从而提高锅炉燃烧的穿透力。4.4加强煤质的管理煤质是影响锅炉燃烧的最重要因素，应该加强煤质管理，保证煤质稳定。燃烧低硫煤是降低SO2和SO3最直接方法。4.5监视风帽状态风帽运行的好坏直接影响锅炉的燃烧状况，因此应在大修期间做好风帽的维修工作。4.6检查返料系统返料系统是调节锅炉床温的重要系统，其运行情况直接影响床温的控制效果。低负荷下2号锅炉床温较高，应及时检查返料系统，必要时进行改造。改造时要考虑锅炉效率和传热情况等多种因素，使床温维持在合理区间，从而降低SO2和SO3的生成速率。5调整效果采用上述措施对循环流化床锅炉燃烧进行调整后，空预器堵灰问题得到明显改善，引风机电流减小，空预器前后差压明显下降（见表6），不仅满足了锅炉运行的经济性，而且提高了锅炉运行安全性，避免了因空预器堵灰而引起停机的危险。6结语通过对某电厂2号锅炉进行燃烧试验调整，验证了负荷、床温和氧量对SO2及SO3生成量的影响，针对试验结果，提出抑制SO3生成、进而减少NH4HSO4生成量的措施，缓解了锅炉空预器堵灰的风险，对同类型机组也具有一定的借鉴意义。8