600MW超临界机组锅炉空预器差压高治理对策

600MW超临界机组锅炉空预器差压高治理对策

李理锡,曾祥卓,姬保华

广东珠海金湾发电有限公司，广东珠海 519000

【摘要】火电厂锅炉空预器是风烟系统的主要组成部分之一，其重要性对于锅炉运行的影响不言而喻，本文讲述了通过分析实践，成功解决空预器长期差压高的顽疾，对同类型机组空预器差压高的治理提供参考和借鉴。

【关键词】超临界锅炉 空预器 差压高 治理

1  机组设备概况

广东珠海金湾发电有限公司机组为2×600MW的容量，采用上海锅炉厂制造的锅炉设备1913t/h，锅炉具体为一次中间再热类型、平衡通风方式、超临界参数变压运行、四角切圆燃烧方式直流螺旋管圈锅炉。锅炉采用了型号为2-32VI（T）-2083SMRC的空气预热器，结构是三分仓容克式。在锅炉的烟道尾部安装了空气预热器，以便于提升对于烟气的余热利用率，同时利用余热提升进入锅炉的空气温度。机组采用了高灰型选择性催化还原烟气脱硝（SCR）工艺的锅炉烟气脱硝系统，整个过程先从省煤器的烟气通过装置入口补偿器SCR、AIG（氨喷射格栅）、反应器入口补偿器，之后在到反应器内，烟气在此之中通过催化剂催化的还原剂作用下，与氮氧化物进行化学反应成为水和氮，去掉其中的氮氧化物，经过化学反应处理后的烟气进入空气预热器，在其中进行热交换提升一、二次风的温度，最终再从空气预热器出来后经过静电除尘器和引风机排出到脱硫系统[1-2]。

2  差压高案例介绍

近期以来，使用已接近10年时间的#4锅炉空预器差压出现了相当高的情况，4A/4B空预器差压最高达3116/3525Pa，见下图1和图2所示。

图1 风烟系统图（治理前）

图2 空预器差压趋势曲线（治理前）

空预器差压高的问题已经开始导致锅炉送风量及负压周期性波动，风烟系统电耗上升明显，加上燃煤热值偏低，煤量大，风烟系统运行压力越来越大[3]。另外，排烟温度高造成锅炉热效率下降，引风机出力已到极限，严重影响机组的带负荷能力[4]。虽然之前已进行过空预器换热元件在线水冲洗及加化学药剂等方法进行疏通，但始终未见成效，寻求可行的治理方法降低#4锅炉空预器差压已经迫在眉睫。

3  差压高的原因分析

通过分析上述问题，具体得出以下几个原因：

（1）空预器吹灰器故障及吹灰不及时，这种情况发生的概率极少。

（2）锅炉设计燃煤值与燃煤特性偏离度过大，增大了同样负荷下的锅炉燃煤量，造成大量飞灰的变多，造成空预器积灰、堵灰。

（3）燃煤本身硫成分较大，远远超过了设计采用的燃煤硫含量，燃烧后会产生更多的硫化物。

（4）机组启停次数多，低负荷运行时间长，导致烟气的温度值比较低，从而影响到了催化剂的效果，增大了氨逃逸的量，容易生成铵盐。机组的脱硝系统从投运之后就时常发生空预器阻塞的情况，原因也是多由氨逃逸造成的，温度的降低使得硫酸氢铵在空预器的冷端就能达到其液态转变为固态的凝固点147℃，所以会在冷端部位发生状态转变同时吸附一些灰分，最终附着在了空预器的冷端部位，积累下去导致空预器的阻塞[5]，引发差压升高的故障问题。

4  差压高的对策研究与实施

针对上述的原因，研究和制定了相关的实施对策。

（1）通过高压水冲洗，只能冲洗掉松散性积灰，粘结性积灰无法被高压水冲洗掉。

（2）加除垢剂，粘结性积灰成分复杂，夹杂着松散性积灰，硫酸盐难以完全和除垢剂反应。

（3）结合空预器换热元件实际情况，提高冷端换热元件温度，使硫酸氢铵NH4HSO4气化升华是目前最有效、最不损坏换热元件的方法，而硫酸氢铵NH4HSO4气化升华温度约为250℃。在考虑设备安全承受范围内，决定利用吹灰蒸汽将空预器冷端提高至250℃左右将硫酸氢铵NH4HSO4气化升华。具体方法是持续保持满负荷运行，使得排烟温度高，同时配合锅炉专业将空预器冷端吹灰器提升阀全开不节流，全程全开空预器冷端吹灰疏水提高吹灰蒸汽温度，并将空预器冷端吹灰蒸汽压力上调至1.8MPa，温度260℃，进行连续吹灰[6]。从硫酸氢氨和硫酸铵的化学性质可知，长时间的排烟高温可以使其分解，结垢或积灰松动，配合以高压高温的吹灰蒸汽，使得粘结性积灰尽可能的被吹掉。经过近15次的连续吹灰，4A、4B空预器差压由最高3116/3525Pa下降到2035/2156Pa，实践证明此方法效果显著，见图3、图4所示。

图3 风烟系统图（治理后）

图4 空预器差压趋势曲线（治理后）

5 防范措施总结

经过实施后，总结了相关的经验，进一步制定了防范措施，去改进差压高的问题。

（1）控制好锅炉内燃煤的硫含量，减少SO3的生成。进行煤质检验，当取样分析观察到锅炉燃煤硫含量高的时候，针对性地进行配置混合煤种等措施进行对应的处理，确保能够降低煤的含硫量尽量在设计值以内，尽可能地降低锅炉烟气中三氧化硫的量[7]。

（2）控制适量的锅炉过剩空气量。锅炉设备的正常工况下，降低空气中含氧量，尽可能减少过剩空气量提升燃煤的燃烧效率，可以有效地减少SO

3的产生量，这样也会减小相应的烟气露点温度，从而改善了腐蚀低温受热面的可能性和几率。

（3）尽量升高低温受热面壁温。控制主汽温在额定值，适当升高锅炉的排烟温度，可以相应提高空气预热器壁温，这样就可避免或减轻酸露点带来的腐蚀。

（4）避免长期低负荷运行。由于机组锅炉在较低负荷工作的时候，锅炉的排烟温度会保持在低于正常数值的水平，这样就会加重锅炉内管道的积露情况。同时烟气的不足也会减小烟道内烟气的流动速度，降低烟气的冲刷性能，加剧硫酸化合物在空预器上粘结。条件许可时尽量向中调申请负荷。

（5）优化脱硝系统运行和控制脱硝催化剂的运行时间，减少脱硝过程中的氨逃逸。

（6）按规定进行空预器吹灰，并定期加强空预器吹灰，防止空预器堵塞。日常加强对空预器的运行监视，发现空预器差压明显升高及时汇报运行部及锅炉专业，通过提高空预器冷端吹灰蒸汽参数的方式进行连续吹灰，直到空预器差压下降后才恢复正常吹灰。

（7）在空预器低温段受热面表面进行镀搪瓷化处理。

6  结束语

脱硝投运后因氨逃逸生成硫酸氢铵造成空预器堵塞的故障时有发生，广东珠海金湾发电有限公司充分发挥主观能动性，创新工作思路，找准主要矛盾和关键问题，相比以往立项停机进行离线高压水冲洗的方法，零成本在线不停机且不降负荷快速解决了这一重大设备隐患，为其他火电厂提供了一条“金点子”。

7 参考文献：

[1] 黄英涛. 超超临界机组锅炉烟风系统差压高分析[J]. 电力安全技术, 2020, 22(6):3.

[2] 方吉, 吴顺, 李泽峰. 700 MW超临界锅炉空预器差压高治理[J]. 江西电力, 2021.

[3] 王海, 张玉龙, 聂名清. 空气预热器防堵塞控制及清洗技术研究与应用[J]. 甘肃冶金, 2019, 41(2):4.

[4] 陈文, 陈绍龙, 吕当振,等. 某超临界W锅炉关于排烟温度高的分析和研究[J]. 电站系统工程, 2020, 36(6):5.

[5] 罗江勇, 吕新乐, 韩琪. 超临界锅炉脱硝改造后空预器吹灰器异常分析[J]. 东北电力技术, 2015, 36(7):4.

[6] 陈朝强. 660MW超超临界锅炉空预器堵灰分析[J]. 特种设备安全技术, 2014, 000(001):1-3.

[7] 李来春, 李向阳. 华能玉环电厂1000MW超超临界锅炉空预器卡涩在线处理浅析[C]// 超超临界机组技术交流2012年会论文集. 中国动力工程学会, 2012.

作者简介：李理锡（1977年10月），男，汉族，广东新会，本科，研究方向火力发电厂集控运行技术