燃煤火电机组空气预热器堵灰治理技术研究

燃煤火电机组空气预热器堵灰治理技术研究

孙擎宇

​新疆华电西黑山发电有限责任公司  831100

摘要：燃煤火电机组的空气预热器（APH）是提高锅炉热效率的关键设备，其主要功能是通过回收烟气中的热量来预热送入炉膛的空气。然而，空气预热器常常面临堵灰问题，这不仅影响其热交换效率，还可能导致设备损坏、维护成本增加和运行效率下降。以下是几种常见的空气预热器堵灰治理技术。

关键词：燃煤火电机组；空气预热器；堵灰治理技术

1 概述空预器堵塞机理

1.1硫酸氢铵堵塞

硫酸氢铵堵塞是在使用含硫煤炭时空气预热器较为常见的问题。在燃烧过程中，煤中的硫分燃烧生成二氧化硫（SO2），随后部分二氧化硫会在空气中转化为三氧化硫（SO3）。当三氧化硫与烟道气中的水蒸气结合，形成硫酸蒸汽。当这些硫酸蒸汽与预热器中的氨反应时，会生成硫酸氢铵（NH4HSO4）。硫酸氢铵的熔点约为150°C，当空气预热器的某些部分温度低于这个点时，硫酸氢铵会从气态转变为固态，堵塞空气预热器，特别是在冷端部分。

1.2冷端低温酸腐蚀

低温酸腐蚀是由于烟气中的酸性成分（如硫酸和盐酸）在预热器的较冷部分凝结所引起的，这种凝结不仅可能导致堵塞，还可能侵蚀和损坏金属表面，缩短设备的使用寿命。当烟气温度降至露点以下时，这些酸性物质会凝结，与金属表面反应，引发腐蚀。这种情况通常发生在预热器的冷端，因为那里的温度最低。

1.3吹灰不当

吹灰是清理空气预热器中积灰的常用方法，通常使用蒸汽或压缩空气进行。如果吹灰操作不当，可能会导致部分区域灰尘不能有效清除，或者灰尘从一个部分被吹到另一个部分重新积累，造成更严重的堵塞。此外，吹灰的频率和强度不足也会导致灰尘积聚，尤其是在预热器的热效率较高的区域。吹灰操作的不恰当可能导致灰尘和颗粒物在预热器内部不均匀分布，从而影响整体的热交换效率。

2燃煤火电机组中常见的空气预热器堵灰治理技术

2.1优化燃烧调整

通过调整燃烧器的运行参数以控制炉膛内的燃烧温度和烟气流动，是一种有效的方法来减少高温烟气中灰分和熔融物对预热器的影响。这些调整通常包括以下几个方面：①风煤比调整。风煤比（即空气与燃料的比例）是控制燃烧过程中最重要的参数之一。适当增加风煤比可以增强燃烧完全性，从而减少未完全燃烧的炭粒和其他燃烧残留物。这有助于降低炉膛内的熔融灰分产生，减少对预热器的磨损和堵塞。②燃烧方式的优化。燃烧方式的调整，如选择适当的燃烧技术（例如层燃、气流燃烧或旋风燃烧等），可以有效地控制火焰形状和长度，进而控制炉膛内的温度分布。例如，使用低氮燃烧技术不仅有助于降低NOx的生成，还可以减少高温区域，从而减少熔融灰的形成。③控制炉膛温度。通过控制燃烧温度来避免炉膛内的高温区域，这对于减少熔融灰分尤为重要，高温会增加熔融灰的生成，这些灰分如果附着在预热器上，会导致热效率下降和设备寿命缩短。④烟气流动的优化：通过改善烟气的流动特性，确保烟气均匀通过预热器，可以有效减少烟气中的颗粒物和灰分在预热器表面的积聚，可以考虑使用烟气再循环技术来减少烟气中的高温颗粒物。通过这些调整，不仅可以优化燃烧过程，提高热效率，还可以显著减少因熔融灰分造成的预热器损害，延长设备的使用寿命，并减少维护成本。

2.2改进燃料质量

使用低硫、低灰分的煤炭确实可以有效降低烟气中的粘结性灰分，从而减少堵灰的风险。首先，低灰分的煤炭意味着在燃烧过程中产生的灰分量较少，这直接减少了烟气中的固体颗粒，从而降低了灰分在锅炉或其他燃烧设备中的积聚风险。灰分较少的煤炭，减少了在设备内部形成灰渣的机会，进而降低了堵灰的可能性。其次，低硫煤炭通常含有较少的硫化物，这意味着在燃烧过程中产生的二氧化硫较少。二氧化硫与烟气中的水蒸气、灰分等反应，可能形成酸性物质，从而增加灰分的粘结性。使用低硫煤炭可以减少这种酸性物质的形成，降低灰分的粘结性。低硫、低灰分的煤炭通常具有更好的燃烧特性。煤的挥发分、灰分、硫分等都会影响燃烧效率和产物的特性。低灰分的煤炭燃烧更完全，产生的灰分颗粒较小，减少了黏附在炉管、锅炉等设备上的灰分量，这样不仅降低了设备堵塞的风险，还能提高整体燃烧效率。使用低硫煤炭还可以减少二氧化硫的排放，这对于改善空气质量和减少酸雨等环境问题有显著效果。由于低硫煤炭燃烧时的污染物较少，环境友好性更强，对设备的长期运行和维护也是有利的。由于低硫、低灰分的煤炭能有效减少设备堵灰，因此需要的维护和清理工作也会减少。这有助于降低设备的维护成本，提升设备的使用寿命。总结来说，选择低硫、低灰分的煤炭可以有效降低燃烧设备中的灰分积聚，减少堵灰的风险，从而提升设备的运行效率和减少维护成本。这种煤炭的使用不仅对设备有益，也有助于环境保护。

2.3化学添加剂

向煤中添加特定的化学添加剂（如镁基或钙基添加剂），这些添加剂可以改变灰分的熔点，防止在空气预热器中形成硬结灰。

2.4定期清理和维护

蒸汽吹扫和高压水枪是清洗空气预热器中积灰的常见物理方法，这些方法可以有效地清除设备内部的积灰，恢复热交换效率。第一，蒸汽吹扫。蒸汽吹扫使用高温高压的蒸汽对空气预热器内部进行冲洗。蒸汽的热量和压力可以使积灰变得松散，并通过蒸汽流将其带走。优点是蒸汽的高温可以软化并松动积灰，使其更容易被冲刷掉；与机械刷子或高压水枪相比，蒸汽吹扫对设备内部的物理磨损较小；无需使用化学清洁剂，减少了化学处理带来的潜在问题。缺点是蒸汽产生和加热需要消耗大量能源，可能会增加运行成本，蒸汽清洗需要专用设备和技术支持，可能涉及到更高的操作成本和技术要求。第二，高压水枪。高压水枪利用高压水流冲击空气预热器内部，将积灰冲洗掉。水流可以有效地冲刷掉粘附在设备表面的灰分和污垢。优点是高压水流能够迅速而彻底地清除积灰，尤其适用于较为顽固的积灰，高压水枪的使用相对灵活，可以根据需要调整水流的压力和角度。缺点是水枪使用的高压水流可能会对设备内部产生腐蚀，特别是在水质不佳的情况下。水清洗后需要彻底干燥，否则可能会导致设备内部积水，增加腐蚀风险或影响设备运行。清洗过程中需要根据积灰的性质和设备的具体要求选择合适的清洗方法。有时，结合使用多种方法可以达到更好的清洗效果。在清洗过程中，检查设备是否有损坏或需要更换的部件，以避免潜在的故障。蒸汽吹扫和高压水枪都是有效的空气预热器积灰清洗方法。选择具体方法时需要综合考虑清洗效率、成本、设备要求以及维护策略，合理的清洗和维护不仅可以提高设备的热交换效率，还可以延长设备的使用寿命。

2.5采用声波或震动技术

利用声波振动或机械振动来断开在空气预热器内形成的硬结灰，从而减少堵塞的发生。

2.6烟气再循环技术

通过烟气再循环不仅可以降低烟气的温度和速度，减少灰分在空气预热器内的沉积，还可以改善燃烧效率。

2.7采用旁路系统

在预热器设计时引入旁路系统，当检测到高积灰风险时，可以暂时绕过主热交换部分，以保证设备的连续运行和维护。

3结束语

综上所述，通过有关治理技术技术的应用，可以有效管理和解决空气预热器的堵灰问题，从而提高燃煤火电机组的整体运行效率和可靠性。各种方法可能需要根据具体的工况和设备条件进行适当的调整和组合。

参考文献

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