电厂锅炉空预器硫酸氢铵堵塞原因与预防治理措施

电厂锅炉空预器硫酸氢铵堵塞原因与预防治理措施

富立强

国家电投辽宁清河发电有限责任公司 辽宁省铁岭市清河区 112003

摘要：硫酸氢铵在空气预热器中堵塞是电厂燃煤锅炉超低排放改造后常见的问题。堵塞后，空气预热器进出口压差明显增大，导致三大风机耗电量增加，甚至造成引风机出力过高，锅炉达不到额定负荷。

关键词：空预器；堵塞；原因分析；预防措施；

针对某电厂锅炉空预器堵塞的问题，分析了该问题产生的原因和主要危害，提出了有针对性的预防控制措施和注意事项，指出必须做好事故预想工作，并制定详尽的预防控制方案，当发现异常时及时处理，在处理时要兼顾设备安全和环保指标不超限，以确保发电机组运行的安全性和经济性。

一、空预器堵塞的影响

由于空预器处于锅炉内烟气温度（以下简称烟温）最低区，特别是空预器冷端，空气温度、烟温、受热面壁温均为最低，因而最易产生腐蚀和积灰。当燃煤含硫量较高时，生成的SO3气体与烟气脱硝系统中逃逸的氨反应，生成NH4HSO4，黏附在已被低温腐蚀的空预器蓄热元件表面，造成堵塞。空预器堵塞严重影响了空预器的安全性和经济性，其主要危害有以下几个方面：一是恶化空预器传热效果，使二次风预热不足，导致排烟温度升高；二是使烟气通流截面减小，增加引风机电耗；三是需要连续吹灰，增加蒸汽损失；四是造成高负荷缺氧燃烧，不完全燃烧损失增大；五是影响发电机组带负荷能力，严重时需要停机处理；六是需要更换受热面，这样不仅会增加检修的工作量，降低锅炉的可用率，还会增加金属和资金的消耗。

二、原因分析

1.机组启停时容易造成空预器堵塞。每次机组启停机时，锅炉排烟温度低，大约在70～80℃范围，容易造成烟气中硫酸蒸汽和水蒸气在空预器低温段结露，烟气中的飞灰粘连在蓄热元件上。同时在锅炉点火过程中，炉膛温度较低，锅炉飞灰中含有大量的未燃尽煤粉，为防止未燃尽的煤粉在空预器蓄热元件处积聚，投入空预器蒸汽吹灰连续运行，长时间排烟温度过低造成烟气中的燃烧产生的水蒸气和吹灰蒸汽在空预器蓄热元件低温部位凝结，飞灰粘连，加剧空预器的堵灰。

2.炉煤硫份高易造成空预器堵塞。入炉煤硫份越高，相应的空预器冷端的酸露点越高，在空预器出口排烟温度低于酸露点时，会发生空预器冷端蓄热元件的低温腐蚀和积灰现象。该电厂在以往的入炉煤硫份最高达到3.0%，入炉煤硫份过高，容易造成空预器堵塞。

3.脱硝系统投运对空预器冷端积灰的影响。脱硝系统投运后，在空预器冷端蓄热元件处容易凝结硫酸氢铵。尤其在环境温度低、机组负荷低的情况下，脱硝入口烟气温度低，脱硝催化剂的活性下降，为维持脱硝出口烟气NOx含量不超标，喷氨量增加约10%，氨逃逸率增加，生成硫酸氢铵的可能性大大增加。同时环境温度低时，锅炉排烟温度相对较低，极易在空预器冷端蓄热元件处凝结硫酸氢铵造成空预器堵灰。

三、空预器堵塞的预控措施

1.NH4HSO4的控制。应从源头上控制NH4HSO4的生成。由于NH4HSO4来源于烟气中的SO3和脱硝系统中逃逸的NH3的反应产物，因此要控制的就是SO3和NH3两种气体的体积分数。经过脱硝塔后的烟气中SO3气体的体积分数与入炉煤中硫的质量分数、催化剂的温度相关，SO3气体的控制方法主要有以下5种：一是燃料炉前脱硫；二是掺烧煤种的均匀合理混合；三是降低催化剂温度；四是采用高温低氧方式燃烧；五是提高空预器入口空气温度，以保证空预器冷端综合温度满足条件。脱硝系统的NH3逃逸是NH4HSO4生成的主要原因，因此为了防止空预器堵塞，必须控制NH3逃逸，关键是避免过喷氨。只有保持各区域均衡燃烧，各区域的氮氧化物分布才能均衡。各区域喷氨分布相对固定，只有保持NOX分布均衡，才能避免局部过喷氨。脱硝系统逃逸的NH3的体积分数主要由喷氨系统的调节控制来决定，其调节控制的质量直接影响空预器的安全运行。目前两台发电机组脱硝系统均进行了喷氨系统优化调整，脱硝系统的显示主画面增加了总排口NOX的小时均值显示。为保证空预器的安全可靠运行，在保证总排口NOX瞬时值不超限的情况下，可以适当调整两侧的选择性催化还原（SCR）设备的喷氨量，控制脱硝系统出口NH3的逃逸率不超限。在保证脱硝系统入口NOX体积分数均衡的情况下，保持两侧喷氨量均衡，平稳调整SCR设备的喷氨量，严禁短时大幅改变喷氨流量。为此，特制订以下运行调整原则。（1）严格控制左右侧入口NOX体积分数均衡，根据喷氨量、燃料量和左右侧氧量等参数，判断准确的测点并进行相应调整，以确保两侧燃烧均衡。（2）及时调整喷氨量，根据负荷变动，启停制粉系统及吹灰等扰动操作，提前控制喷氨量，避免控制失当，严禁大幅调整流量，造成短时过喷氨。（3）根据NH3的逃逸情况，合理控制脱硝系统出口NOX体积分数，保持两侧出口NH3的逃逸和NOX体积分数均衡，偏差不得超过10%。（4）保持两侧喷氨量均衡，偏差不得超过10%，积极进行燃烧调整，保持脱硝系统入口NOX体积分数均衡，偏差不得超过10%。（5）每天进行空预器压差变化分析，发现压差有明显增大（同负荷增加100Ｐa）时，则执行提高该侧空预器后烟温以降低压差的技术措施，以下进一步详细阐述该技术措施。

2.提高空预器烟温以降低压差的技术措施。NH4HSO4熔点为147℃，提高烟温超过170℃可以使NH4HSO4变成便于清除的气体，然后经过除尘器即可清除。经过研究讨论，该厂采用提高空预器前烟温的方法来清除NH4HSO4，解决空预器堵塞的问题。提高单侧空预器烟温的操作方法（以提高A侧烟温为例）如下。（1）空预器后的排烟温度控制目标：A侧排烟温度170℃左右，B侧不低于100℃。（2）当发电机组负荷在4ｈ内没有变动计划时，在正常情况下，提高单侧空预器烟温的操作频率为隔日中班进行一次，并暂停锅炉吹灰，同时空预器投入连续吹灰。（3）机组负荷稳定工作范围为450～600 MW，二次风量范围为365～510 m3/s。检查送风机出口二次风联络挡板并关闭；解除A送风机动叶设置的自动挡位，改手动挡位调整；B送风机动叶与两台引风机动叶保持在自动挡位。（4）手动缓慢关小A送风机动叶开度，同时监视B送风机动叶开度自动开大，在此期间维持总风量不变。随着A送风机出力减小，A空预器后排烟温度逐渐升高，B空预器后排烟温度逐渐降低。通过控制A送风机动叶开度关小的速率，进而控制A空预器后排烟温度升高的速率不超过1℃/min。（5）升温期间要严密监视空预器电流，特别是A空预器的电流。如果空预器电流出现摆动现象，应停止升温，待电流稳定后再继续升温。如果电流摆动持续升高，当超过18 A后，要增大A送风机出力，降低该侧烟温，直至空预器电流恢复正常。（6）在提高空预器烟温以清除NH4HSO4期间，除尘设备系统要正常运行，相关人员要加强监视电除尘设备的电流、压差，并就地监视电除尘设备的运行声音，防止造成电除尘设备的腐蚀堵塞。

总之，空预器处于锅炉内烟温较低的区域，空气温度和烟温都比较低，很容易发生低温腐蚀和堵塞问题。一旦发生这些问题，如果处理不合理，就可能导致较大的事故，严重影响发电机组的安全性和经济性，因此必须做好事故预想工作，并制定详尽的预控方案。

参考文献：

[1]彭林.空气预热器堵塞分析及对策.2019.

[2]刘骏.浅谈电厂锅炉空预器硫酸氢铵堵塞原因与预防治理措施.2020.