燃煤机组空气预热器堵塞问题解决方法及建议

燃煤机组空气预热器堵塞问题解决方法及建议

赵建成

浙江大唐乌沙山发电有限责任公司   浙江  宁波 315722

摘要：随着燃煤电厂超低排放改造的实施，燃煤电厂的空预器因氨逃逸或其他原因造成的空预器堵塞现象严重威胁着机组的安全稳定运行。针对燃煤电厂频繁发生的空预器堵塞事件，本文从硫酸氢铵的生成、入炉煤含硫量、吹灰器运行情况等方面详细阐述了空预器堵塞的原因，并提出相应的改善措施，以期为燃煤电厂解决空预器堵塞问题提供借鉴思路。

关键词：燃煤机组；空气预热器；解决方法

1空预器堵塞原理

1.1NH4HSO4造成的堵塞

目前，国内的燃煤电厂对烟气中氮氧化物的控制多采用选择性催化还原法，即SCR法，此法以氨气作为还原剂，在高温以及催化剂存在的条件下，将NOx还原为N2和H2O。SCR法虽能高效脱除NOx，但若在NOx流场均匀性较差的情况下，会在烟道内造成局部喷氨量过高的现象。未反应的氨气含量若远高于烟气中的SO3含量，两种物质发生反应所产生的生成物则以成硫酸铵(AS)为主。反之，生成物则以硫酸氢铵(ABS)为主。AS呈干燥的颗粒状态，对空预器和机组的安全运行不会产生任何影响。ABS在不同温度下呈现不同的物理状态，温度低于147℃呈现颗粒状态，在147℃至230℃之间则为具有粘附性和腐蚀性的液态，高于230℃则为气态。而空预器的运行温度则处于120℃~320℃之间。因此，处于此温度范围内的ABS呈粘性的液态状，易粘结飞灰沉积在空预器冷端换热元件上并进而堵塞空预器。

在催化还原脱硝过程中，氨气几乎不会与氮氧化物完全反应，加之脱硝流场不均匀，氨逃逸一定存在。此外，SCR催化剂因飞灰堵塞或重金属中毒等因素导致催化剂的活性降低，为保证脱硝效率，必然增加喷氨量，从而导致氨的逃逸量增加。实际运行中，一般将氨逃逸浓度控制在3ppm以内，此时ABS生成量小，堵塞不明显。若超过此值，空预器将会产生明显的堵塞现象。参与ABS生成反应的SO3主要有两个来源，一是炉膛内煤粉燃烧产生的SO2约有1%进一步被氧化为SO3，二是在SCR装置中催化剂如V2O5的催化作用下，有1%左右的SO2转换形成SO3。为实现NOX超低排放而加装的SCR系统也造成了烟气中SO3含量的成倍增长，对于燃烧高硫煤的电厂而言，SO3的生成现象尤为严重，不仅对下游的设备造成腐蚀和堵塞，也污染了大气环境，因此必须加以控制。

1.2入炉煤含硫量高

较高含硫量的入炉煤在燃烧过程中不但会产生较多的SO2和SO3，而且由于燃煤烟气的酸露点温度随着煤折算硫分的增加而升高，这就因此导致了当燃煤机组运行时实际入炉煤的含硫量远远高于设计煤种的含硫量时，将会提高烟气酸露点的温度。当烟温低于烟气的酸露点时，硫酸蒸汽将会在空预器冷端换热元件表面或烟道壁表面凝结，不但会腐蚀空预器的换热元件，还粘结烟气中的灰尘造成空气预热器的堵塞。

1.3吹灰器吹灰差

在空预器实际运行过程中，影响空预器吹灰效果的因素有很多，如较差的吹灰蒸汽品质、较低的吹灰压力、较低的吹灰频率、较少的吹灰时间、不完善的吹灰程序、未进行水冲洗等等。这些因素变化较大时，会大幅度降低吹灰器的吹灰能力，无法实现对空预器的彻底清扫，达不到预期的吹灰效果，将会使灰尘继续积聚在空预器的换热元件上，造成空预器压差上升，进而堵塞空气预热器。

2空气预热器堵塞的相关防堵措施

2.1规范冲洗空气预热器进行

针对部分特殊状况，比如在积灰严重、差压偏大的情况下，会使机组带负荷的能力受到较大程度的影响。对此，电厂运行工作人员在停机检修过程中，需规范使用高压水冲洗空气预热器。值得注意的是，在冲洗过程中，需合理控制冲洗方向，首先进行“自下而上”的冲洗，进一步进行“自上而下”的冲洗，使灰垢淤积在换热元件间隙的情况避免发生。在冲洗完成之后，需维持自然晾干状态，或采取强制通风吹干处理措施。此外，高压冲洗水系统在线使用过程中，压力需不小于25MPa，由于压力偏高，会对空气预热器蓄热元件、密封造成较大的损坏状况。因此，并非特殊情况，不建议采取高压冲洗水系统对空气预热器进行冲洗。

2.2加强空气预热器循环风防堵

有学者表示，针对空气预热器堵塞问题，可改造空气预热器蓄热元件，但采取该方法，在空气预热器运行一段时间之后，堵灰现象再次出现，由此说明空气预热器堵塞问题没有得到完全解决。还有学者表示可采取冷风加装暖风器处理方法，虽然该方法能够提升暖风器的运行效率，但暖风器加热运行期间也存在一些缺陷，比如暖风器易发生漏泄、在排烟温度受到影响下使机组整体运行效率降低等。对此，有必要进一步加强空气预热器循环风防堵策略，即：

1）基于空气预热器冷端，选取1个温度偏低的部位，然后在此部位进行1个循环风分仓和循环风机的设置，使热风在风道内持续得到驱动循环。冷风则处于空气预热器热端进行热量的吸收，在产生大概为290℃热风的情况下，进一步对空气预热器冷端进行换热处理，对冷端温度比较低的金属进行加热处理，以此增加1个换热设备，使空气预热器冷端金属温度分布不够均匀情况得到有效减少，从而使空气预热器局部温度偏低的情况得到有效预防控制。

2）在风机调节方面，使用变频调节方式，以环境温度、空气预热器冷端增加安装的红外测点测量得到的元件温度情况为依据，对风量进行合理调节，使冷端蓄热元件加热的目标得到有效满足，进而使风机电耗得到降低。需注意的是，产生的热风会带有一定的热量，无需利用外部热源对局部蓄热元件进行加热，可以使能量最优使用的目标得到有效实现。同时，对于被加热的部位，与烟气侧的蓄热元件维持良好的连接关系，倘若此部位温度偏低，则易出现结露的情况，进而引发堵塞问题。所以，需对此部位蓄热元件的温度适当提升，以此使堵塞问题得到有效避免，且无需应用过多的热量提升整体冷端温度，进一步使对排烟温度的影响得到有效减轻。此外，在设置单独分仓格的条件下，能够使热量集中。

2.3提高空预器单侧排烟温度

硫酸氢铵的温度在147℃至230℃之间为具有粘附性和腐蚀性的液态。可以通过减少空预器单侧送风机或一次风机的出力，提高另一侧送风机或一次风机的出力，由于单侧冷却风量的减少，从而能够合理提高空预器单侧排烟温度，使得硫酸氢铵会从液态变为气态，能有效缓解空预器的堵塞问题，升高温度不会对空预器的换热元件等其他内部构件造成影响。此外，空预器排烟温度的提高，能有效防止硫酸蒸汽的冷凝在换热元件表面，减轻空预器的腐蚀和堵塞问题。但该方法对机组正常运行干扰较大，容易造成电除尘器除尘效率的下降，同时过高的排烟温度也会对烟道膨胀节造成损坏。

结束语

燃煤机组实际运行过程中出现的空预器堵塞问题是由多种复杂的原因造成的，可从氨逃逸量、烟气中SO3量、空预器吹灰效果、入炉煤含硫量等方面着手解决空预器的堵塞问题。根据机组运行的具体情况具体分析空预器的堵塞原因，选择一种或多种联合治理方法减缓空预器的腐蚀堵塞问题。运行人员要严格按照运行规程加强对设备的监管，及时发现设备运行过程中的异常现象并采取有效措施，可大大降低空预器腐蚀和堵塞的风险，保证机组安全稳定的运行。

参考文献

[1]曲飞雨,付晓晨.浅谈燃煤电厂空预器堵塞原因及控制措施[J].广州化工,2021,49(12):143-145.

[2]刘康.回转式空气预热器热风吹扫防堵控制技术探析[J].科技创新与应用，2022，12（2）：154-157.