利用升温法处理空预器堵塞的探索与实践

崔炎召 张海金

摘要：随着国家环保管控措施的不断升级，燃煤发电机组超低排放改造烟气中NOx排放浓度由200mg/m3降至50mg/m3，空气预热器堵塞现象日趋突显，重影响了锅炉的安全、经济运行。为保障发电机组的安全运行，通过实践和摸索，利用升温法成功使空气预热器堵塞状况得到控制，本文将升温法的操作要点及消除空气预热器堵塞的经验进行总结，便于更好的维护空气预热器正常运行。

关键词：空气预热器;单侧升温;差压;控制

前言

某厂1、2号机组锅炉均为东方锅炉厂生产的300MW亚临界W火焰锅炉，型号为DG1025/17.4-Ⅱ14，每台锅炉配置两台型号LAP10320型三分仓容克式空气预器，根据美国ABB-CE预热器公司技术进行设计和制造，立式布置，转子直径为10320mm，2016年完成超低排放改造，脱硝采用SCR工艺，其中蓄热元件冷、热端高度均为1000mm。冷端搪瓷换热元件采用“干法”静电喷镀搪瓷工艺。搪瓷蓄热元件基材采用进口脱碳钢（C%≤0.004%），基材厚度0.75mm。其余热段蓄热元件为碳钢。

随着国家环保管控措施的不断升级，燃煤发电机组超低排放改造烟气中NOX排放浓度由200mg/m3降至当前的50mg/m3，空预预热器堵塞现象日趋突显，严重影响了锅炉的安全、稳定、经济运行。为保障发电机组的安全运行，通过实践和摸索，利用升温法成功使空气预热器堵塞状况得到控制，本文将升温法的操作要点及消除空气预热器堵塞的经验进行总结，便于更好的维护空气预热器正常运行。

1 空气预热器堵塞的原因

某厂#1、2机组锅炉均为东方锅炉厂生产的300MW亚临界W火焰锅炉，均采用SCR脱硝工艺，通过还原剂氨（NH3）达到除去烟气中NOx。在反应过程中，氨气可以选择性的和NOx反应生成氮气和水，氨气与NOx不可能完全混合反应，因此氨气逃逸无法避免。逃逸的氨气与烟气中的三氧化硫反应生成硫酸氢铵，在烟气温度下降时凝结并附着在蓄热元件上，造成空气预热器堵塞。硫酸氢铵的形成可用反应方程式表示为：NH3+SO3+H2O==NH4HSO3。NH4HSO4是一种高粘性液态物质，易冷凝沉积在空气预热器蓄热元件表面，粘附烟气中的飞灰颗粒，堵塞蓄热元件通道，减小空气预热器内流通截面，从而导致空气预热器阻力增加，换热元件效率降低等问题，直接威胁锅炉的安全稳定经济运行。

2 空气预热器堵塞的危害

空气预热器堵塞后，对锅炉运行的安全、经济运行产生不利影响，主要体现在以下方面：

2.1 空气预热器因结垢致使通流面积减小，从而引起阻力增大，在低负荷、低烟气量时引风机发生抢风现象，造成炉膛负压波动幅度大，锅炉运行安全系数下降。

2.2 由于锅炉尾部采取双烟道结构布置，两侧空气预热器堵塞程度不均匀，引发一、二次风压和炉膛负压周期性波动，两侧排烟温度偏差大导致低温侧空气预热器堵塞越来越严重。

2.3 空气预热器堵塞导致风烟系统阻力增大、耗电量增加，引风机出力无法满足机组高负荷运行的需要，造成机组限负荷运行。

2.4 空气预热器堵塞后，通流面积减小，送风不足，高负荷工况下引起缺氧燃烧，并且加剧炉膛负压波动趋势。

2.5 空气预热器堵塞造成运行阻力增加，蓄热元件效率降低，一、二次风温低，限制制粉系统出力，最终可造成机组被迫停运。

3 空气预热器堵塞的常规处理方法

处理空气预热器堵塞的方法常规有投运空气预热器连续吹灰、高压水冲洗、停炉清洗等方法，从处理效果和经济性的角度分析各有利弊，分析如下：

3.1 投运空气预热器连续吹灰：连续吹灰只能用在空气预热器堵塞初期或者有堵塞迹象时，一旦空气预热器发生堵塞，空气预热器连续吹灰便没有效果;同时长期的连续吹灰加剧了空气预热器蓄热元件迎风面的磨损程度，降低了空气预热器蓄热元件的使用寿命。

3.2 機组运行时启动空气预热器高压水泵进行水冲洗，冲洗压力为17～20 MPa，每次连续冲洗不低于30h，高压水冲洗极易造成冷端蓄热原件发生变形，同时产生大量清污费用，高压水冲洗虽有效果但不能彻底消除堵塞，空气预热器连续运行周期短，同时导致布袋除尘器黏结严重。

3.3机组停炉进行处理。受发电量及机组非停制约，成本巨大，并且空气预热器再次堵塞依旧无法处理。

4 升温法可行性分析

为提高处理空气预热器堵塞的效果和经济性，利用硫酸氢铵的特性，使用升温法消除空气预热器堵塞，可行性分析如下：

4.1 硫酸氢铵的汽化温度为150～230℃，在实验室进行反应釜升温试验，试验结果表明硫酸氢铵在此温度范围内由固态全部转化为气态，在炉膛负压下将其抽出炉膛，空气预热器堵塞可得到治理。

4.2 布袋除尘器入口烟温上限值为160℃，经过对空预器后烟温采取降温、冷却措施，在确保滤袋寿命的前提下尽可能的提高空气预热器出口温度，可以实现硫酸氢铵汽化的条件。

4.3 空气预热器蓄热元件材质为碳硅钢，变形温度为440℃，因此空气预热器本体升温后对蓄热元件使用性能无影响。

经过分析，在空气预热器运行中利用降风量、升烟温的方法处理堵塞是可行的。

5 升温法的实践

根据硫酸氢铵的物理特性及可行性分析，结合设备特点，分别针对锅炉高负荷运行工况及低负荷运行工况，制定单侧升温处理空气预热器堵塞操作措施如下：

5.1 机组高负荷运行中利用升温法处理空气预热器堵塞的实践

5.1.1 机组出力保持在250MW以上;

5.1.2开启堵塞侧空气预热器出口烟道临时人孔冷却;

5.1.3空气预热器堵塞侧送风机出力降至30-35A，另一侧送风机出力保持55-60A之间运行，单侧氧量保持2.0%以上;

5.1.4 堵塞侧除尘器入口温度不得超过160℃，除尘器出口温度不得超过150℃;

5.1.5 空气预热器连续吹灰方式按照下层连续吹灰3次，上层吹灰1次进行，吹灰压力保持1.1MPa;

5.1.6 炉膛负压保持-30～-50pa，同时保持堵塞侧引风机电流较对侧高3-5A运行;

5.1.7 单侧升温期间，加强对风烟系统、空气预热器运行工况的检查（包括空气预热器就地有、无摩擦声及电流变化趋势），特别注意该侧引风机轴承温度变化趋势。

6 升温法的效果

自2019年底以来，按照上述方案常态化实施，空预器堵塞问题等得到了很好的解决，同时消除了锅炉炉膛负压波动、引、送风机电流增大，引风机抢风、机组负荷受限等一系列问题，与此前相比，处理过程中无需投运高压冲洗水泵，有效延长了蓄热元件寿命，减少劳务成本投入，机组安全、经济运行得到有效保障。

（河南中孚电力有限公司，河南 郑州 451200）