近年來，火電機組在進行超級排放改造后出現(xiàn)了鍋爐空預(yù)器堵塞問題，引發(fā)了機組限負荷、電耗增大等一系列問題。各發(fā)電企業(yè)為此進行了多方嘗試：熱態(tài)噴氨調(diào)整、提高單側(cè)煙溫、在線高壓水沖洗……但這些手段大多揚湯止沸，無法從根本上解決，空預(yù)器堵塞治理成了行業(yè)公認的難題。大唐集團科學(xué)技術(shù)研究總院下屬中南電力試驗研究院歷經(jīng)6年攻關(guān)研究和實踐探索，提出了空預(yù)器堵塞類型快捷判定技術(shù)，集精準(zhǔn)噴氨控制、煙道流場優(yōu)化、鍋爐燃燒優(yōu)化于一體的定制化、系統(tǒng)性解決方案，并在多家企業(yè)成功應(yīng)用，破解了空預(yù)器堵塞這一行業(yè)難題，實現(xiàn)機組安全運行與綠色發(fā)展齊驅(qū)并進。
抽絲剝繭 深挖細查尋根源
“雖然各臺火電機組的空預(yù)器堵塞表現(xiàn)、程度不一，但在其背后一定有其原因和規(guī)律。要解決這項難題，首先得把堵塞原因和形成規(guī)律找出來。”
2016年，中南院集結(jié)了院內(nèi)多位專家和技術(shù)骨干，成立了空預(yù)器堵塞治理研究團隊，圍繞這項業(yè)內(nèi)“卡脖子”問題，開啟了攻堅之路。為了解堵塞真實情況，研究團隊走訪了區(qū)域內(nèi)15家火電企業(yè)，掌握了空預(yù)器生產(chǎn)廠家、投運時間、堵塞狀況、歷次處理情況等大量一手資料。通過對收集到的資料進行分析，發(fā)現(xiàn)雖然都表現(xiàn)為空預(yù)器堵塞，但堵塞的位置、堵塞物形態(tài)、成分等并不相同，說明導(dǎo)致堵塞的原因并不相同。通過查閱有關(guān)科技文獻，結(jié)合對收集到的堵塞物成分分析，研究團隊最終將堵塞情況確定為兩種類型。
如何判斷某個機組堵塞屬于哪種類型？顯然，僅靠觀察堵塞外觀是不行的。在對數(shù)十臺火電機組空預(yù)器不同位置的灰垢樣品成分進行檢測后，通過比對分析檢測結(jié)果，研究團隊最終發(fā)現(xiàn)不同類型堵塞的成分存在著規(guī)律性變化。本著求真務(wù)實、嚴(yán)謹(jǐn)細致的科學(xué)態(tài)度，團隊將研究發(fā)現(xiàn)在其它多臺機組中進行驗證，最終斷定這種規(guī)律可以用來判定空預(yù)器堵塞類型。
確定了堵塞類型，還得查清形成堵塞的具體原因，才能為“對癥下藥”予以根治創(chuàng)造條件。通過對鍋爐運行工況、脫硝系統(tǒng)運行情況等進一步分析，團隊發(fā)現(xiàn)實施超低排放改造后許多機組鍋爐燃燒、煙氣流場、溫度場等發(fā)生了變化，同時脫硝系統(tǒng)普遍存在設(shè)計不完善、控制不精確等問題，加上鍋爐型式、煤種不同等原因，導(dǎo)致空預(yù)器運行中傳熱元件表面逐步粘結(jié)硫酸氫銨、酸霧滴、飛灰等物質(zhì)，最終發(fā)生了兩種類型的堵塞現(xiàn)象。也就是說，堵塞是由于多方面問題綜合造成的。
技術(shù)助力，系統(tǒng)思維破難題
“既然形成堵塞的原因是多方面的，那我們就必須用系統(tǒng)思維的方法進行綜合治理?！?nbsp;
按照這一思路，研究團隊組織多個專業(yè)聯(lián)合對空預(yù)器堵塞進行“會診”，通過對鍋爐運行參數(shù)、數(shù)值模擬分析、堵塞物成分分析以及現(xiàn)場勘測，找到了鍋爐燃燒、煙道流場、脫硝噴氨控制等方面存在的諸多問題。下一步，就是針對這些問題，進行系統(tǒng)性治理。
鍋爐燃燒的問題，可以通過鍋爐燃燒調(diào)整優(yōu)化試驗來解決。而煙氣流場、溫度場的問題，則可以依靠先進的計算軟件建立模型來進行分析，結(jié)合現(xiàn)場煙道積灰、導(dǎo)流板磨損等實際情況，找到解決方案。針對當(dāng)前噴氨控制系統(tǒng)多數(shù)存在較大的指令滯后和偏差延遲的先天性問題，團隊經(jīng)歷百余次的數(shù)據(jù)分析、設(shè)計優(yōu)化、參數(shù)調(diào)整等工作，開發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的“精準(zhǔn)噴氨控制系統(tǒng)”，能有效防止SCR噴氨過量……一切問題，隨著團隊的不懈努力都找到了解決辦法。
2019年8月，經(jīng)過精心準(zhǔn)備，團隊針對某企業(yè)3號機組空預(yù)器堵塞問題提出的集鍋爐燃燒優(yōu)化、煙道流場優(yōu)化、精準(zhǔn)噴氨控制等多項技術(shù)于一體的系統(tǒng)性解決方案在機組A級檢修期間進行了實施。機組啟動后，經(jīng)過進一步調(diào)試和幾個月的運行檢驗，脫硝系統(tǒng)氮氧化物實現(xiàn)穩(wěn)定達標(biāo)，氨逃逸量基本在5mg/Nm3以下，額定負荷下空預(yù)器差壓小于1.2kPa，改造取得圓滿成功，得到企業(yè)高度贊譽。
精益求精，優(yōu)化提升顯成熟
“我們的方案要結(jié)合實際情況進一步優(yōu)化完善，才能有更強的適應(yīng)性、可靠性、穩(wěn)定性?！?/span>
初戰(zhàn)告捷，團隊士氣大振，備受鼓舞。研究團隊結(jié)合機組改造后運行實際情況以及出現(xiàn)的新問題，繼續(xù)不斷完善治理方案。如在煙氣流場改造中，研發(fā)了區(qū)域氣流交叉擾動高效混合器，實現(xiàn)了煙氣場對多邊界及變邊界條件的自適應(yīng)，解決了煙氣調(diào)溫擋板或高溫?zé)煔馀月窊醢遄儎訒rSCR煙氣場多變難題；在噴氨格柵改造中，不僅對噴氨格柵內(nèi)部進行改造優(yōu)化,還對噴氨格柵外部管道進行優(yōu)化，進一步提高了噴氨精準(zhǔn)度；開發(fā)了高效率、低成本的稀釋風(fēng)系統(tǒng)除塵裝置，成功解決了稀釋風(fēng)帶灰導(dǎo)致的噴氨管路積灰堵塞問題。
經(jīng)過不斷完善，針對空預(yù)器堵塞問題的一體化系統(tǒng)解決方案逐步成熟，并先后在七臺機組得到成功應(yīng)用，取得顯著效果。例如，某廠4號機組（600兆瓦）改造前，因空預(yù)器差壓大，運行不到兩周便堵塞嚴(yán)重，不到三個月就得停運進行沖洗，影響發(fā)電且發(fā)生較多檢修費用，改造后至今已運行2年半，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，空預(yù)器差壓無增長，僅節(jié)省風(fēng)機耗電量、催化劑更換費用、尿素等直接經(jīng)濟效益每年就達850萬元以上。某廠1號機組（660兆瓦）改造前因空預(yù)器差壓大負荷受限，改造后已運行11個月，空預(yù)器差壓始終小于1.2kPa，節(jié)省電耗、尿素等直接經(jīng)濟效益490萬元。較少設(shè)備改造、較少資金投入、顯著的經(jīng)濟效益，中南院空預(yù)器堵塞治理技術(shù)以其較好的穩(wěn)定性、可靠性、經(jīng)濟性受到應(yīng)用企業(yè)一致好評。
團隊研究成果《回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器ABS堵塞治理關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用》經(jīng)中國電機工程學(xué)會鑒定，整體達國際先進水平，該成果還獲得了中國電力科技進步獎三等獎；《燃煤電廠脫硝噴氨控制優(yōu)化研究及應(yīng)用》獲得中國大唐集團科技進步獎一等獎；獲得實用新型專利、軟件著作權(quán)、發(fā)明專利授權(quán)達30余項；主持編制的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《氨逃逸在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測辦法》填補了氨逃逸在線檢測技術(shù)的空白。
寶劍鋒從磨礪出。站在二次創(chuàng)業(yè)的新征程上，中南院將繼續(xù)圍繞國家“碳達峰、碳中和”目標(biāo)，立足能源技術(shù)前沿和發(fā)電企業(yè)實際，發(fā)揚斗爭精神和勝利精神，開展科技研發(fā)和技術(shù)攻關(guān)，加強數(shù)字智慧科技創(chuàng)新，將核心技術(shù)牢牢掌握在自己手中，以堅強的科技支撐助力大唐集團建設(shè)成為世界一流能源供應(yīng)商！