脱硝自动优化对空预器堵塞问题的改善

脱硝自动优化对空预器堵塞问题的改善

李大梁

华电新疆乌苏能源有限公司 新疆 塔城地区乌苏市 833000

摘要：随着国民经济的快速发展，脱硝系统在火力发电厂得到广泛应用，但在实际使用中，降低烟气含氮量也增加了空气预热器堵塞的问题。由于锅炉排烟温度较高，为了有效利用锅炉排烟余热，降低排烟温度，提高锅炉热效率，各电厂的锅炉中一般都安装有空气预热器。机组安装脱硝系统后，装有空气预热器，不仅能有效提高机组的热效率，而且对改善燃烧条件、减少不完全燃烧损失具有十分重要的意义。

关键词：脱硝自动优化；空预器堵塞问题；改善

引言

空预器堵灰是火电机组运行过程中普遍存在且迫切需要解决的问题。空预器堵灰使设备压差增大，换热变差，锅炉排烟温度升高，风机电耗增大。堵灰严重时会使锅炉被迫降负荷运行甚至不得不停炉处理，严重影响了机组的安全经济运行。

1空预器出现堵灰的原因分析

（1）运行操作出现问题。导致空预器出现堵灰现象的原因主要有四个，分别是运行操作时出现问题、吹灰蒸汽时带水、不够合理地使用暖风器以及过密地布置传热元件。首先，当电厂的脱硝系统升级后，系统就会投入使用，但是会出现氨逃逸的问题，逃逸出来的氨会与烟气中的三氧化硫发生反应，从而导致空预器的热元件受到影响。因为氨和三氧化硫反应所生成的硫酸铵盐会腐蚀热元件，并且具有黏结性，会导致元件之间出现堵塞的现象，进而导致空预器出现堵灰的现象。（2）吹灰蒸汽时带水。空预器在运行的过程中，在进行吹灰操作的时候，需要打开疏水阀来进行疏水，进而进行温度控制，等到温度适宜的时候就执行自动吹灰的操作。在吹灰蒸汽的过程为了避免出现带水的现象，所以打开疏水阀疏水的过程要快速，然而在实际的操作中是无法快速地完成疏水，为此就容易导致在进行吹灰操作时出现带水的现象，如果带水问题比较严重，就会导致空预器出现结灰的问题。（3）不够合理地使用暖风器。如果工作人员不够合理地使用暖风器也会导致空预器出现堵灰的现象，正常情况下，空预器的冷端壁的温度是要高于烟气露点值十摄氏度以上，但是在工作过程中，工作人员通过借助暖风器的帮助来将空气加热到20℃，然后再将空气输送到空预器当中，这样就可以保证空预器的冷端壁的温度是要高于烟气露点值十摄氏度以上。（4）过密地布置传热元件。一般情况下，工作人员应当将吹灰器安置在二次风口处，但是如果空预器的内部蓄热板间距过小的话，就会导致吹会蒸汽得不到彻底的吹透，进而容易导致空预器出现堵灰的现象。

2防止空预器堵塞的措施

2.1严格控制氨逃逸不超标，减少硫酸氢铵的产生

对于脱硝机组入炉煤中硫的含量要严格控制，加强入炉煤掺配掺烧管理工作，避免过多的硫酸氢铵产生，降低空预器堵塞的几率。做好喷氨格栅的调平和维护工作，进一步对喷氨格栅调门的开度进行优化调整，确保各区域喷氨流量能够与NOx流场达到良好的匹配度，以此来减少因局部区域氨气过喷导致逃逸氨超标。定期对喷氨格栅吹扫，避免个别管路发生堵塞现象。机组停运时要对喷氨栅堵塞情况进行检查，并做好清理疏通工作。机组检修后启动后，要重新调平喷氨格栅。

2.2加强空预器吹灰管理

空预器吹灰要定期进行，当空预器差压上升时，需要增加吹灰次数。利用蒸汽吹灰前需要做好疏水工作，避免吹灰蒸汽中带水。空预器吹风压力要与设计要求相符合，避免出现压力过低或是过高的问题，有效的保证吹灰的效果。锅炉启动时，要将空预器高声强吹灰器和脱硝声波吹灰器投入连续运行，加强对空预器蒸汽吹灰器进汽阀门的综合治理，停炉会及时检查进汽阀及吹灰枪的状况，避免湿蒸汽泄漏到空预器蓄热元件上，及时对运行中的空预器吹灰系统缺陷进行处理。

2.3省煤器下部出口烟道加装灰斗

可以将灰斗及输灰装置安装在省煤器出口和空预器进口的尾部烟道上，这样省煤器底部烟道上的积灰能够通过灰斗下方的输灰装置及时输送到空预器的出口处，这样一些大的灰颗粒则不会经过空预器，有效的降低了空预器中飞灰量，减少了空预器诸灰现象的发生，具有非常好的效果。

2.4送风机进口加装暖风器

建议在送风机进口加装暖风器，可以有效地解决冬季气温较低时空预器冷端平均壁温低于设计值的问题。当采用热风再火电机组仍然无法提高空预器入口风温且空预器冷端最低平均壁温低于73℃时，则投用送风机进口安装的暖风器。这样可以提高冷端温度，防止烟气温度低于露点而结露，避免烟气中的灰受潮结成灰块堵塞传热元件。

3脱硝喷氨自动优化

3.1火电机组ＳＣＲ脱硝工艺流程

目前，我国的燃煤火电机组普遍采用的脱硝原理是选择性催化还原法ＳＣＲ，即利用还原剂（ＮＨ３，尿素）在金属催化剂作用下，与ＮＯｘ反应生成Ｎ２和Ｈ２Ｏ，以减少ＮＯｘ的排放。其分类有直接喷氨型、有尿素分解氨气喷氨型、尿素伴烧燃料型等多种。喷氨控制调节阀控制进入供氨管道的氨气，随后氨气经过稀释混合器和喷氨格栅角阀后，与锅炉烟气充分混合进入ＳＣＲ反应器中，在反应器内催化剂的作用下，氨气将烟气中的ＮＯｘ还原，生成Ｎ２和Ｈ２Ｏ，从而降低了烟气中的ＮＯｘ含量。烟气出口ＮＯｘ的含量，并非当前时间喷氨作用的体现。脱硝系统中的氨气进入反应器内与ＮＯｘ作用需要一定的流程时间，同时ＮＯｘ的测量也经过了较长的取样管线，包括烟气取样装置和取样管道等，并且进入ＣＥＭＳ烟气分析仪表后，还需要完成过滤、稳流、除湿等过程，最后通过电化学传感系统进行ＮＯｘ含量的实际测定，这一过程也需要一定的时间。因此由于脱硝原理、工艺流程，甚至现场设计等诸多方面因素的影响，火电机组脱硝控制系统，从喷氨调节阀动作开始，到烟气出口ＮＯｘ的实际量值变化为止，具有一定的时间延时，这一动态过程的纯时延时间大约９０ｓ至１２０ｓ之长。较长的纯时延时间对脱硝系统的控制影响较大，成为影响控制品质的主要原因，同时一般的工业过程被控对象普遍具有非线性、不确定性、时变特性，这就使得常规的ＰＩＤ控制很难将ＮＯｘ指标控制在理想水平内。

3.2新型预测控制在脱硝控制系统中的应用

（1）模型预测控制ＤＭＣ控制器。预测控制的功能是，根据被控对象的历史信息和未来输入，预测对象的未来输出。它是一种离散的时间序列优化算法，该算法采用一定的数学变换表达对象的未来模型输出，然后利用代数方法，求解对象未来模型输出偏差最小时的未来控制输入序列，并采用滚动优化与反馈校正方法，根据实际输出值对未来预测输出进行修正，优化控制模型。预测控制算法尽管是一种基于模型的优化控制算法，控制器本身是由对象的模型参数构成的，但和其他优化算法相比，具有控制精度高，对模型精度要求不高，适应大时滞系统等特点。某厂针对火电机组脱硝系统ＮＯｘ被控对象大滞后的模型特点，选用预测控制中的ＤＭＣ动态矩阵控制算法设计控制器。（2）基于模型预测控制的ＰＩＤ低阶近似目前ＰＩＤ在工业控制中应用最为广泛，是广大现场控制工程师最熟悉的闭环控制器。常规的ＰＩＤ控制器的参数整定方法，包括临界比例法、衰减曲线法，究其原理，是将对象直接低阶化，或者将闭环整体特性低阶化，然后按照低阶模型参数拟合方法，以求得ＰＩＤ参数。但是对于纯时延常数明显大于对象特性常数的情况，按这些方法整定出的ＰＩＤ控制器的控制性能却远不能满足品质要求。而对于可以满足控制品质要求的采用高阶复杂控制器的优化算法，为了控制器现场实现的可行性，进行低阶近似有时是必不可少的。

结语

综上所述，导致空预器出现堵灰现象的原因有很多，工作人员在实际的工作中，应当加强对空预器的部件检查以及监控，及时地发现问题并且解决问题，保证空预器的正常运行，避免堵灰现象的出现。

参考文献

[1]张树利，董务明.加脱销装置的空预器堵灰原因分析及对策[J].热电技术，2021，3.

[2]张林，李阳春.空预器堵灰的原因分析及处理措施[J].热力发电，2021，10.