浅谈空预器堵塞的预防

浅谈空预器堵塞的预防

孟祥超

大唐七台河发电有限责任公司  黑龙江七台河  154600

摘要：空预器堵塞会造成空预器压差增大，严重时导致送、引风机发生喘振、失速，一次风压大幅周期波动、甚至失速，严重影响锅炉安全和经济运行。随着SCR 脱硝方式在大型电站锅炉的不断应用，对锅炉空预器堵塞的影响也日渐凸显。本文从调试、优化运行等方面对空预器堵塞的预防提出了一些方法及建议，希望今后对这个问题进行分析的时候，能起到一定借鉴性作用。

关键词：空预器堵塞   氨逃逸   吹灰

一、设备概述：

大唐七台河发电有限责任公司二期扩建工程2×600MW锅炉是哈尔滨锅炉有限责任公司根据美国ABB—CE燃烧工程公司技术设计、制造的，亚临界压力、一次中间再热、控制循环、汽包锅炉。型号为HG-2030/17.5-YM9,采用平衡通风、固态排渣方式。

每台锅炉配置2台脱硝反应器，反应器的截面尺寸为L12.8m×W12.3m×H12.92m，每台脱硝反应器设计成2＋1层催化剂布置方式，其中上层为预留层（#3炉已填充）。每层含有72个催化剂模块，模块之间与反应器壁之间采用密封板密封。催化剂采用模块结构，规格统一、具有互换性，以减少更换催化剂的时间。催化剂设计考虑燃料中含有的微量元素可能导致的催化剂中毒。在加装新的催化剂之前，催化剂体积满足性能保证中关于脱硝效率和氨的逃逸率等的要求。催化剂模块采用钢结构框架，并便于运输、安装、起吊。烟气经过与氨气均匀混合后垂直向下流经反应器，反应器入口设置气流均布装置，反应器主要由里面布置的催化剂、催化剂支撑梁、反应器壳体、密封板等组成。

在脱硝系统设计煤种、锅炉BMCR工况、处理100%烟气量条件下，由在入口NOx含量为400mg/Nm3(6%氧)时，脱硝总效率大于90%且出口NOx排放浓度小于40 mg/Nm3 (6%氧)。SCR部分的催化剂层数按2+1层催化剂出口NOx排放浓度小于40 mg/Nm3 (6%氧)方案进行设计。

空气预热器为三分仓半模式回转式，内置式支承轴承。空气预热器的传动采用中心传动。中心传动装置包括主电机和辅助电机各一台。

二、空预器堵塞的主要原因

1.脱硝系统中逃逸的氨气与烟气中三氧化硫以及水蒸气发生反应会生成硫酸氢铵，这种物质在150℃到200℃之间会呈现液态，发生液化反应。加之液化状态的硫酸氢铵具有很高的黏性，会直接附着在空预器中温段和低温段的蓄热元件上，直接导致其吸收了大量的烟尘和飞灰，形成堆积状态，最终形成堵塞问题。

2.空预器采用蒸汽吹灰时，疏水不畅或疏水时间过短，造成空预器吹灰蒸汽过热度不足，导致疏水或过热度不足的蒸汽直接进入空预器，吹灰效果差，甚至有水雾附着在空预器表面，无法吹净空预器蓄热元件上的积灰，这也是空预器差压不能良好控制的主要原因之一。

3.脱硫系统、低温省煤器、脱硝系统等环保和节能设施投入后，烟道的阻力增大，造成空预器烟气侧与送风侧差压增大，漏风增加，进一步降低了空预器排烟温度，造成低温腐蚀。

4.省煤器灰斗输灰不通畅。机组长时间运行后堆积的灰粒被吹到下游空预器处，极大地增加了空预器堵塞发生的几率。

5.空预器消防水、吹灰蒸汽阀门内漏、暖风器内漏，通过风道进入空预器，使灰和汽水混合物混合后附着在空预器表面，也是引起空预器堵塞发生的原因之一。

6.点火初期因炉膛烟温较低，如燃烧调整不当，煤粉和燃油燃烧不充分，会造成未燃尽的煤粉、燃油混合物进入空预器，附着在空预器表面，如空预器吹灰不充分，将增加空预器堵塞的风险。

三、调试期应开展的工作

1.开展SCR 入口烟气流场均匀性试验。利用调试机会，在冷态和热态调试中，做好喷氨格栅的细调工作和相应试验，做好喷氨均匀性调整，优化调整喷氨调节阀、流量计、喷氨格栅，保证喷氨、烟气的流场均匀分布。

2.开展热工逻辑优化。借鉴其他单位的经验，将机组负荷指令和煤量等参数变化量作为前馈信号引入脱硝控制逻辑中，经过逻辑运算出精确的控制指令送入脱硝的DCS 控制系统，确保机组在变工况时能保证脱硝反应器出口参数的稳定的同时不产生过喷氨现象。

3.空预器吹灰器调试时，做好吹灰蒸汽压力、吹灰步进时间及吹扫行程调整，增加吹扫换热元件覆盖面。吹灰器投运前，应充分疏水，保证吹扫蒸汽的过热度。

4.调试过程应做好燃烧调整，改善二次配风方式，控制脱硝反应区进口NOX 含量，尤其是低负荷时低氮燃烧的配风，避免低负荷燃烧时喷氨过量。

5.确定脱硝系统各测点安装的合理性，做好脱硝系统仪表的调试、校验工作，并做好定期校验工作，确保脱硝系统各仪表（尤其是氨逃逸测点）指示准确。

四、投产后应采取的优化运行措施

1.控制好空预器冷端综合温度（烟气出口温度与空气入口温度之和）。冷端低温硫酸腐蚀是空预器堵塞的重要影响因素之一，运行中应做好暖风器的调整及维护工作，确保冷端综合温度不低于厂家给定的最小综合温度值。

2.科学控制排放值区间。将NOx 按照70%—80%限值区间进行控制，在确保达标排放的前提下，降低喷氨量，降低氨逃逸率，减少硫酸氢铵的生成。

3.制定脱硝催化剂寿命管理台账，利用检修机会对催化剂进行检查、清灰并保证吹灰效果，定期对催化剂活性进行测试，制定催化剂采购和更换计划，保证催化剂的活性，降低氨逃逸率。

4.加强省煤器输灰系统综合治理。加强省煤器灰斗料位的监视和控制，防止灰斗料位过高。一旦发现输灰困难，输灰系统堵塞等问题，立即联系进行处理，确保输灰系统通畅。利用停炉机会，检查省煤器灰斗料位测点准确性，并彻底排空省煤器灰斗，进行内部检查并疏通输灰管线。

5.锅炉启动和停运时，应尽量使用热值高、挥发份较高的煤种，同时提高一、二次风温，提高磨煤机分离器出口温度，投入空预器连续吹灰，以减少启动初期不完全燃烧产物的生成，从而抑止空预器堵塞的发生。

6.加强设备治理，避免空预器消防水及蒸汽吹灰电动门内漏，避免一二次风暖风器泄露。降低汽水与灰混合的几率，使换热元件表面更加光洁，减缓NH4HSO4 沉积及堵塞进程。

7.运行中做好燃烧调整，控制好锅炉氧量，合理启停制粉系统，合理优化运行粉层，抑制烟气中SO3 的生成量，同时控制脱硝反应区入口NOX 的含量。

8.加强低温省煤器、SCR 反应器区域和空预器的吹灰，尤其应加强空预器低温段的吹灰，当发现空预器进、出口差压增大时，增加空预器的吹灰次数或进行空预器连续吹灰。在投入蒸汽吹灰时，一定要充分疏水，否则会造成灰尘结块堵塞空预器。

9.运行中进行空预器升温干烧。若运行中发生空预器严重堵塞时，可通过停运堵塞侧送风机和一次风机或降低风机出力，通过减少空预器进风量来降低进风对空预器的冷却，从而提高排烟温度来促进硫酸氢铵分解，同时结合空预器吹灰来缓解、降低空预器堵塞。但此过程要注意干烧侧空预器排烟温度的升温速率，避免温度变化过快引起空预器变形、卡涩跳闸。

10.停炉后进行空预器元件盒积灰清理。通过运行优化调整虽可在很大程度上缓解空预器积灰堵塞的程度，但仍不可避免，可利用停炉机会将空预器元件盒抽出，通过浸泡、敲打等方式进行积灰清理。

11.进行多点NOX及氨逃逸参数在线监测技术条件下的喷氨优化改造。在实际运行中受负荷波动、燃烧条件、运行参数测量大迟滞等多重因素的影响，系统运行参数会发生相对剧烈的波动，而机组最初采用了传统的喷氨支管手动固定喷氨的运行方式，直接导致传统喷氨自动的不稳定投运，过量喷氨、不及时喷氨等运行特性较为普遍，进而导致系统的氨利用率水平较低，氨逃逸明显增加，空预器运行阻力上升问题。通过多点NOX及氨逃逸参数在线监测技术条件下的喷氨优化改造可有效缓解这一问题。

五、结论

空预器堵塞会影响锅炉的安全、经济运行，如果在建设初期设计不合理将在后期的运行中留下较大的隐患。要想较好的控制空预器堵塞，一定要将优化设计及优化运行相结合，及时吸取其他单位的经验、教训，深入研究空预器堵塞的原因及解决方法，才能使空预器处在良好的运行状态。