利用升溫法處理空預器堵塞的探索與實踐

崔炎召 張海金

摘要：隨著國家環保管控措施的不斷升級，燃煤發電機組超低排放改造煙氣中NOx排放濃度由200mg/m3降至50mg/m3，空氣預熱器堵塞現象日趨突顯，重影響了鍋爐的安全、經濟運行。為保障發電機組的安全運行，通過實踐和摸索，利用升溫法成功使空氣預熱器堵塞狀況得到控制，本文將升溫法的操作要點及消除空氣預熱器堵塞的經驗進行總結，便于更好的維護空氣預熱器正常運行。

關鍵詞：空氣預熱器;單側升溫;差壓;控制

前言

某廠1、2號機組鍋爐均為東方鍋爐廠生產的300MW亞臨界W火焰鍋爐，型號為DG1025/17.4-Ⅱ14，每臺鍋爐配置兩臺型號LAP10320型三分倉容克式空氣預器，根據美國ABB-CE預熱器公司技術進行設計和制造，立式布置，轉子直徑為10320mm，2016年完成超低排放改造，脫硝采用SCR工藝，其中蓄熱元件冷、熱端高度均為1000mm。冷端搪瓷換熱元件采用“干法”靜電噴鍍搪瓷工藝。搪瓷蓄熱元件基材采用進口脫碳鋼（C%≤0.004%），基材厚度0.75mm。其余熱段蓄熱元件為碳鋼。

隨著國家環保管控措施的不斷升級，燃煤發電機組超低排放改造煙氣中NOX排放濃度由200mg/m3降至當前的50mg/m3，空預預熱器堵塞現象日趨突顯，嚴重影響了鍋爐的安全、穩定、經濟運行。為保障發電機組的安全運行，通過實踐和摸索，利用升溫法成功使空氣預熱器堵塞狀況得到控制，本文將升溫法的操作要點及消除空氣預熱器堵塞的經驗進行總結，便于更好的維護空氣預熱器正常運行。

1 空氣預熱器堵塞的原因

某廠#1、2機組鍋爐均為東方鍋爐廠生產的300MW亞臨界W火焰鍋爐，均采用SCR脫硝工藝，通過還原劑氨（NH3）達到除去煙氣中NOx。在反應過程中，氨氣可以選擇性的和NOx反應生成氮氣和水，氨氣與NOx不可能完全混合反應，因此氨氣逃逸無法避免。逃逸的氨氣與煙氣中的三氧化硫反應生成硫酸氫銨，在煙氣溫度下降時凝結并附著在蓄熱元件上，造成空氣預熱器堵塞。硫酸氫銨的形成可用反應方程式表示為：NH3+SO3+H2O==NH4HSO3。NH4HSO4是一種高粘性液態物質，易冷凝沉積在空氣預熱器蓄熱元件表面，粘附煙氣中的飛灰顆粒，堵塞蓄熱元件通道，減小空氣預熱器內流通截面，從而導致空氣預熱器阻力增加，換熱元件效率降低等問題，直接威脅鍋爐的安全穩定經濟運行。

2 空氣預熱器堵塞的危害

空氣預熱器堵塞后，對鍋爐運行的安全、經濟運行產生不利影響，主要體現在以下方面：

2.1 空氣預熱器因結垢致使通流面積減小，從而引起阻力增大，在低負荷、低煙氣量時引風機發生搶風現象，造成爐膛負壓波動幅度大，鍋爐運行安全系數下降。

2.2 由于鍋爐尾部采取雙煙道結構布置，兩側空氣預熱器堵塞程度不均勻，引發一、二次風壓和爐膛負壓周期性波動，兩側排煙溫度偏差大導致低溫側空氣預熱器堵塞越來越嚴重。

2.3 空氣預熱器堵塞導致風煙系統阻力增大、耗電量增加，引風機出力無法滿足機組高負荷運行的需要，造成機組限負荷運行。

2.4 空氣預熱器堵塞后，通流面積減小，送風不足，高負荷工況下引起缺氧燃燒，并且加劇爐膛負壓波動趨勢。

2.5 空氣預熱器堵塞造成運行阻力增加，蓄熱元件效率降低，一、二次風溫低，限制制粉系統出力，最終可造成機組被迫停運。

3 空氣預熱器堵塞的常規處理方法

處理空氣預熱器堵塞的方法常規有投運空氣預熱器連續吹灰、高壓水沖洗、停爐清洗等方法，從處理效果和經濟性的角度分析各有利弊，分析如下：

3.1 投運空氣預熱器連續吹灰：連續吹灰只能用在空氣預熱器堵塞初期或者有堵塞跡象時，一旦空氣預熱器發生堵塞，空氣預熱器連續吹灰便沒有效果;同時長期的連續吹灰加劇了空氣預熱器蓄熱元件迎風面的磨損程度，降低了空氣預熱器蓄熱元件的使用壽命。

3.2 機組運行時啟動空氣預熱器高壓水泵進行水沖洗，沖洗壓力為17～20 MPa，每次連續沖洗不低于30h，高壓水沖洗極易造成冷端蓄熱原件發生變形，同時產生大量清污費用，高壓水沖洗雖有效果但不能徹底消除堵塞，空氣預熱器連續運行周期短，同時導致布袋除塵器黏結嚴重。

3.3機組停爐進行處理。受發電量及機組非停制約，成本巨大，并且空氣預熱器再次堵塞依舊無法處理。

4 升溫法可行性分析

為提高處理空氣預熱器堵塞的效果和經濟性，利用硫酸氫銨的特性，使用升溫法消除空氣預熱器堵塞，可行性分析如下：

4.1 硫酸氫銨的汽化溫度為150～230℃，在實驗室進行反應釜升溫試驗，試驗結果表明硫酸氫銨在此溫度范圍內由固態全部轉化為氣態，在爐膛負壓下將其抽出爐膛，空氣預熱器堵塞可得到治理。

4.2 布袋除塵器入口煙溫上限值為160℃，經過對空預器后煙溫采取降溫、冷卻措施，在確保濾袋壽命的前提下盡可能的提高空氣預熱器出口溫度，可以實現硫酸氫銨汽化的條件。

4.3 空氣預熱器蓄熱元件材質為碳硅鋼，變形溫度為440℃，因此空氣預熱器本體升溫后對蓄熱元件使用性能無影響。

經過分析，在空氣預熱器運行中利用降風量、升煙溫的方法處理堵塞是可行的。

5 升溫法的實踐

根據硫酸氫銨的物理特性及可行性分析，結合設備特點，分別針對鍋爐高負荷運行工況及低負荷運行工況，制定單側升溫處理空氣預熱器堵塞操作措施如下：

5.1 機組高負荷運行中利用升溫法處理空氣預熱器堵塞的實踐

5.1.1 機組出力保持在250MW以上;

5.1.2開啟堵塞側空氣預熱器出口煙道臨時人孔冷卻;

5.1.3空氣預熱器堵塞側送風機出力降至30-35A，另一側送風機出力保持55-60A之間運行，單側氧量保持2.0%以上;

5.1.4 堵塞側除塵器入口溫度不得超過160℃，除塵器出口溫度不得超過150℃;

5.1.5 空氣預熱器連續吹灰方式按照下層連續吹灰3次，上層吹灰1次進行，吹灰壓力保持1.1MPa;

5.1.6 爐膛負壓保持-30～-50pa，同時保持堵塞側引風機電流較對側高3-5A運行;

5.1.7 單側升溫期間，加強對風煙系統、空氣預熱器運行工況的檢查（包括空氣預熱器就地有、無摩擦聲及電流變化趨勢），特別注意該側引風機軸承溫度變化趨勢。

6 升溫法的效果

自2019年底以來，按照上述方案常態化實施，空預器堵塞問題等得到了很好的解決，同時消除了鍋爐爐膛負壓波動、引、送風機電流增大，引風機搶風、機組負荷受限等一系列問題，與此前相比，處理過程中無需投運高壓沖洗水泵，有效延長了蓄熱元件壽命，減少勞務成本投入，機組安全、經濟運行得到有效保障。

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