燃煤电厂锅炉空预器堵塞治理技术探索

张海金

摘 要：燃煤锅炉进行超低排放改造以后，特别是随着环保管控措施的不断升级，NOx总排由200mg/m3降至当前的50mg/m3，空气预热器堵塞现象日趋突显，当前空气预热器堵塞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，利用单侧升温法成功使空气预热器堵塞状况得到控制，本文将升温+连续吹灰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：空氣预热器 单侧升温 差压 控制

中图分类号：TM621.4 文献标识码：C

前言

锅炉进行超低排放改造以后，特别是随着环保管控措施的不断升级，NOx总排由200mg/m3降至当前的50mg/m3，空预预热器堵塞现象日趋突显，当前空气预热器堵塞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，通过实践和探索，利用升温+连续吹灰法成功使空气预热器堵塞状况得到控制，本文将升温+连续吹灰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。

一、空气预热器堵塞的原因

某电厂三台机组均采用SCR脱硝工艺通过还原剂氨气（NH3）达到除去烟气中NOx的目的。在反应过程中，氨气可以选择性地和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（NH4HSO4），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= =NH4HSO4。目前燃煤电厂空气预热器堵塞的主要成分为硫酸氢铵。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。

二、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、稳定、经济运行均产生不利影响，主要体现在以下几方面：

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、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。

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。

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。

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。

三、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：

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。

2、机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、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。

四、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，决定利用硫酸氢铵的特性，使用升温+连续吹灰法消除空气预热器堵塞，可行性分析如下：

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。

2、电袋除尘器入口烟温上限值为160℃，经过降温、冷却措施，在确保电袋不被碳化的前提下尽可能的提高空气预热器出口温度，可以实现硫酸氢铵部分汽化或者软化的条件。

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。

五、升温法的实践

根据硫酸氢铵的物理特性及可行性分析，结合我厂设备特点，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+连续吹灰处理空气预热器堵塞操作措施如下：

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

1.1、机组出力保持在270MW;

1.2、通知检修开启堵塞侧空气预热器出口烟道临时人孔冷却（夏季可通入消防水加强冷却）;

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

1.4、堵塞侧除尘器入口温度不得超过160°C（值长做好落实），除尘器出口温度不得超过150°C;

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1.2MPa，以就地为准;

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;

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;

2、机组低负荷运行时（提高排烟温度受限时）利用升温法处理空气预热器堵塞的实践

2.1、利用机组间负荷转移等方式尽快提高该台机组负荷率;

2.2、通知检修开启堵塞侧空气预热器出口烟道临时人孔冷却;

2.3、空气预热器堵塞侧送风机出力降至30-32A，对侧送风机出力根据当前锅炉负荷调整，单侧氧量保持2.0%以上;

2.4、堵塞侧除尘器入口温度不得超过160°C（值长做好落实），除尘器出口温度不得超过150°C;

2.5、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1.2MPa，以就地为准;

2.6、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;

2.7、单侧升溫期间，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;

此操作方式在无需提高空气预热器吹灰压力、空气预热器出口温度无法完全达到硫酸氢铵汽化的情况下，可以最大限度的除去空气预热器蓄热原件内的硫酸氢铵。

六、升温法的效果

2019年，某电厂#1炉空预堵塞18次;#2炉空气预热器堵塞26次;#3炉空气预热器堵塞17次。并且从2019年3月份开始，#2炉A侧空气预热器堵塞情况已经影响到机组出力及锅炉燃烧安全。炉膛负压频繁出现波动，引风机出现7次抢风现象，已严重威胁到锅炉安全运行。

2019年年底以来，按照方案常态化治理空预器堵塞问题，消除了空预器自重增加、炉膛负压波动，引、送风机电流增大，引风机抢风、机组负荷受限等问题，同时与此前相比，单侧升温法在堵塞治理过程中未投运高压冲洗水泵，每次直接降低高压冲洗水泵耗电成本1500元，并且在后期无需再组织进行因空气预热器冲洗对废水池的清淤工作，每月节省人工劳务费用约5万元，单侧升温法处理空气预热器堵塞每年可直接节约资金70万元左右。截至2020年9月份，炉膛负压运行平稳、未再发生引风机抢风等事件。为锅炉安全、经济长周期运行提供了坚实基础。