某电厂空预器差压高原因分析及治理

某电厂空预器差压高原因分析及治理

王红阳

珠海金湾发电有限公司，广东 珠海，519000

摘要：某超临界机组采用三分仓容克式空预器，为符合气体排放和环境要求，对机组进行了空预器脱硝改造，改造投运后一段时间在运行中出现了空预器差压高的现象。针对该现象进行对应的分析和探究，制定了处理堵塞的空预器换热元件措施，解决了问题。

关键词：空预器；差压高；探究；对策

1  概述

某电厂2×600MW机组锅炉由上海锅炉厂设计制造，包括一次中间再热四角切向燃烧方式、超临界参数直流锅炉、固体排渣、平衡单炉膛通风、室外燃煤锅炉、全钢悬挂结构。电厂每台锅炉设有两台32V I（T）-2083SMRC型三段式空预器[1]。换热元件厚度不小于0.5mm，波形为DU3型，热端传热元件为低碳钢（高300mm+900mm）,冷端涂搪瓷传热元件（高1000mm）。#锅炉空气预热器3/#4自脱硝改造运行后，出现了4A侧空预器差压高的不正常情况，对机组的低负荷下的安全运行、机组出力及经济性产生了一定影响。本文分析了空预器差压高的原因，提出并实施了较为经济的处理办法及预防措施。

2  空预器差压高的原因和处理探究

某电厂空预器脱硝改造后，为保障烟气的环保指标，在机组启动过程中，通常容易喷氨过量，过量的氨气与烟气中的SO3结合生产硫酸氢铵，具有较高粘度的硫酸氢铵与灰分结合，附着在空预器的换热元件中，常造成换热元件积灰堵塞[2]。某电厂尽管采用了空预器吹灰及在线冲洗水的方式清理积灰，但是在机组长期运行下，换热元件中产生了无法清除的积灰，空预器差压高的情况日益加剧，通过查看近期风烟系统投运后空预器差压以及送引风机电流，进行分析和观察，其具体DCS曲线如下图1所示。

图1 空预器电流波动曲线

通过观察曲线得知，在较高的空预器差压的影响下，送引风机的电流与正常工况相比都处于较高水平。空预器差压升高，烟气阻力增大，引风机要提供更大的出力来维持锅炉炉膛负压，在较高的风阻下，空预器的漏风率也会升高，导致了送引风机电耗上升，空气预热器积灰，一二次风温度降低，排烟温度升高，锅炉效率降低，影响机组运行的经济性。

依据上述的具体参数和DCS曲线情况，笔者与运行和设备厂家进行了相关的分析和讨论，认为导致空预器堵塞的可能原因主要由如下几条：

2.1空预器吹灰不充分导致的堵塞

空预器通常采用定期蒸汽吹灰的方式来防止换热元件积灰堵塞，吹灰的频次较高。如果控制不好蒸汽的温度，或吹灰前疏水不充分，就会导致过多的水分喷到空预器受热面上，造成换热元件腐蚀变形。变形弯曲的换热片增大阻力的同时也容易造成积灰。如果吹灰压力不足，一些附着在换热面上的高粘度灰在一次吹灰过程中不能被及时清除，造成越积越多的趋势，直至完全堵塞该处换热单元。[4]在空预器投入过程中，应该严格关注吹灰蒸汽温度和压力是否达到设定值，特别是机组启动过程，烟气中不完全燃烧的灰分含量高，加之过量的喷氨更容易产生黏着性积灰，应该加强机组投运过程中的吹灰频率，吹灰器维护过程中应保障提升阀开度及吹灰枪密封是否严密，以确保蒸汽压力和过热度。

2.2空预器换热元件碎片脱落导致的堵塞

空预器第四仓换热元件，位于吹灰器两个吹灰孔之间，该处吹灰压力较大。在空预器停机维护及离线冲洗检查中发现第四仓换热元件发生多处破损，破损处大多数处于热端两个拼接换热元件中间的缝隙，也是换热元件的边缘位置，而且质地较为松软，同一元件的另一侧则较硬。位于吹灰孔的第五仓则没有发生严重破损。

因此，猜测是吹灰过程第四仓格热端受到吹灰蒸汽的影响。吹灰过程中该处更容易产生共振。脱落的碎片缺口形状呈断裂性，容易在900mm层表面堆聚。考虑是在吹灰蒸汽作用下换热片产生了共振，在应变力作用下导致该处金属发生疲劳损坏。脱落的碎片堆积在完全堵塞换热器导致的差压升高。

2.3 高压冲洗水不充分导致积灰无法清除

某电厂#4炉两台空预器传热元件使用近10年，近年随着SCR的投运两台空预器差压持续上升。在近两年的停炉维护中曾利用高压冲洗水分别对空预器冷热端进行清灰，2021年11月锅炉分部对两台空预器采用高压水冲洗，A空预器冲洗4天，B空预器冲洗3天，A空预器外观验收检查发现上/下层均比B空预器干净。但机组启动后发现A空预器差压1600Pa-2000Pa，B空预器差压1200Pa，根据差压曲线走势，判断是高压冲洗水无法对热端900mm层换热元件起到实质的清洁作用，清洗不完善还会导致空预器中间层的二次堵塞，4A空预器中间层换热元件（高度900mm）至少60%以上有堵塞无法通过目前的冲洗方式解决。在线冲洗时，由于冲洗水量较大，换热元件未得到及时干燥，冲洗水可能粘湿中间层蓄热元件造成水粘灰堵塞。

2.4 机组投运时喷氨过量的影响

在空预器中，高粘度积灰的形成过程受到烟气温度、烟气流量、燃煤灰分、燃煤硫份等众多因素的影响。[5]近两年，煤价上涨，电价竞争激烈，某电厂为了发电效益掺烧了具有高性价比的煤种，煤的成分偏离了设计煤种，导致了实际运行中燃煤量、灰分含量、氮硫含量等常常偏离设计值。为了降低氨逃逸的影响，某电厂采取了喷氨优化、催化剂检测更换、调节烟气温度等措施降低了对空预器积灰的影响。但是在国家对火电机组超低排放的严格要求下，某电厂在机组启动初期脱硝装置喷氨量仍然保持一定的冗余，在机组刚并网时，由于空预器蓄热元件还在升温过程，中间层温度有可能低于硫酸氢氨的气化温度，因此硫酸氢氨有可能粘于此，造成积灰。

3 空预器差压高的处理及对策实施

通过以上原因分析，笔者认为空预器中间层换热元件堵塞无法清理到位以及300mm层换热片脱落的碎片在中间层表面堆积，是差压高的症结所在。考虑到空预器差压高对锅炉效率的影响，为降低风烟系统电耗，保证机组带负荷能力，减少空预器差压高对电力生产的持续影响，同时考虑治理缺陷的经济性，拟于2022年年3月#4炉C修期间进行4A空预器差压高综合治理，主要对4A空预器中间层吊出并集中离线清洗。在吊装出热端300mm层换热元件后，发现位于中间层900mm换热元件表面有多处碎片堆积堵塞，证实了换热片碎片脱落堵塞的猜想，900mm换热元件堵塞最为严重，堵塞面积占比超过30%，证实了在线高压冲洗不到位的猜想。

4A空预器差压高综合治理主要进行以下工作：

（1）将4A空预器上层300mm、中间层900mm换热元件吊出空预器进行离线冲洗；

（2）对可能有腐蚀的中间层高度900mm换热元件进行局部更换；

（3）对上层高度300mm换热元件被吹灰枪吹损变形的波纹板进行修复；

（4）对堆积在中间层的换热片碎片进行清理。

   经过处理之后，再次观察DCS曲线如下图2所示，锅炉主要运行参数如下表1所示，风机整体功耗前后对比如表1所示：

图2 处理后空预器差压及送引风机电流曲线

表1处理前后锅炉参数数据

从图2中曲线以及表1数据中可以看出，在各个负荷下空预器的差压处于较低水平，没有明显起伏和波动的情况出现，说明上述处理对策具有一定的效果，处理后在各个负荷下风组整体功耗明显降低，在600MW负荷下平均降低2.5%，按照4000小时运行数计算，相当于每年节省约218吨标准煤，烟气温度降低约16.74℃，锅炉效率提升约0.84%[6]，实现了解决问题的目的，大幅提升了锅炉运行的经济性。

为防止和减少空预器出现的堵塞问题，该电厂制定了以下措施：

1、机组并网后尽量在入口烟气温度较高、待催化剂整体温度达到投入值的时候再投入脱硝系统的喷氨。

2、防止氨逃逸过高造成硫酸氢氨生成。（1）按期做好脱硝喷氨调平工作。（2）针对脱硝A层催化剂运行近11年，活性明显下降的问题，及时启动A层催化剂再生或更换工作；（3）运行控制SCR出口NOx在合适范围，避免喷氨过多。

3、机组正常运行期间如果出现空预器堵塞，尽量避免用在线水冲洗特别是冲洗水压较低的水冲洗方式。优先考虑用空预器升温气化硫酸氢氨或提高吹灰蒸汽压力（温度）的方法来临时降低空预器阻力；如压差较大，也只能考虑用较高压力的水在线冲洗，并且冲洗过程中尽量不中断。

4、机组停运期间对空预器进行离线冲洗时，可考虑对空预器的上下部进行冲洗，即先冲洗下部，再从上层蓄热元件往下冲洗一遍。冲洗后要考虑蓄热元件干燥时间，避免冲洗完成后立刻启动机组，造成水粘灰。

4  结论

综上所述，一般情况下空预器差压高的产生原因是多方面造成的，针对不同的原因进行分析可以采取不同的对策进行解决和处理。该电厂空预器差压高的主要原因是由于长期使用的换热元件碎片脱落及在线高压冲洗不到位的原因，因此导致了对空预器差压的影响日益严重。但是超过一定安全范围的差压是不能长期接受的，会对锅炉的整体效率造成极大影响。所以技术人员探究具体原因，通过经济高效的离线清洗等措施对策进行实施，结果证明方法有效，同时，空预器吹灰器的维护、喷氨量调节控制、定期在线冲洗、机组启动时脱硝及吹灰器的投入时机等也是预防空预器堵塞的重要措施，在日常运维中应重点关注，确保机组的安全、稳定、经济运行，值得同类企业进行借鉴和参考。

参考文献

[1] 徐东, 郭萌. 600MW机组锅炉回转式空预器电流波动分析[J]. 锅炉制造, 2008(3):5.

[2] 方吉, 吴顺, 李泽峰 700MW超临界锅炉空预器差压高治理[J]. 江西电力, 2021.8（51-56）

[3] 郭有福, 空预器堵塞引起锅炉特性变化的分析[J]. 技术纵横, 2021.7（66-69）

[4] Nenad S.Improving the performance of boiler auxiliaries,Part  1[J].Coal

Power,2013,10（1-35）

[5]张益群, 某火电厂脱硝装置运行异常及空预器频繁堵塞的原因辨析[J]. 山东工业技术 2021.4（124-126）

[6]张建中, 锅炉排烟温度升高对锅炉效率及煤耗的影响[J]. 电力勘测设计 2021.1（38-43）

作者介绍：王红阳，汉,(1993.10)，吉林省榆树市人，本科学历，助理工程师，研究方向锅炉技术.

邮寄地址：广东珠海市香洲区吉大街道吉大莲山巷1号莲花巷1栋一单元302