摘要：近几年来，由于环境对国民生产生活带来极大的影响，环保要求随之提高，继火电厂脱硫工程上马后，脱硝工程随即上马，目前全国大部分火电厂都已进行了脱硝改造，但随之而来的脱硝改造后生成的硫酸氢铵导致的空预器堵塞问题也越发明显。这不仅影响到电厂的经济运行，严重时出现限负荷情况，甚至机组被迫停运。为降低空预器堵塞带来的经济性影响，提高机组的经济性，我们对空预器的堵塞进行了分析，并针对其堵塞原因进行了多次试验，以降低空预器堵塞的程度，从而提高了机组的经济性。
关键词：空预器；堵塞原因；预防措施
1 引言
近几年来，由于环境对国民生产生活带来极大的影响，环保要求随之提高，继火电厂脱硫工程上马后，脱硝工程随即上马，目前全国大部分火电厂都已进行了脱硝改造，但随之而来的脱硝改造后生成的硫酸氢铵导致的空预器堵塞问题也越发明显。这不仅影响到电厂的经济运行，严重时出现限负荷情况，甚至机组被迫停运。为降低空预器堵塞带来的经济性影响，提高机组的经济性，我们对空预器的堵塞进行了分析，并针对其堵塞原因进行了多次试验，以降低空预器堵塞的程度。
2 空预器的作用
电厂空预器的原理是利用锅炉尾部烟道的烟气热量加热进入锅炉空气，从而降低了排烟损失，提高了进风温度，提高锅炉的效率，其作用是:(1)当预热器内的热风进入炉内后，可加快燃料的干燥、点火和燃烧过程，保证炉内的稳定燃烧。(2)传热的强化是由于炉内燃烧的改善和提高，以及热风进入炉内的温度和炉内平均温度的升高，从而可强化炉内辐射传热。(3)减少炉损，降低排烟温度，提高锅炉热效率。由于炉内燃烧稳定，强化了辐射换热，可减少化学不完全燃烧损失;另一方面利用空气预热器利用余热，进一步降低排烟损失，从而提高锅炉的热效率。(4)热风可作为燃料干燥剂。对于大型锅炉，有热空气，可用于水和灰分更高的燃料；对于电厂锅炉，热风是一个重要的干燥剂和煤粉输送介质。
3 空预器堵塞原因分析
电厂脱硝系统采用“选择性催化剂还原烟气脱硝”技术，也即SCR技术，其主要化学反应如下：
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O
其反应产物为对环境无害的水和氮气，在催化剂的作用下其反应温度由800℃降至400℃左右，锅炉省煤器后温度正好处于这一范围内，这为锅炉脱硝提供了有利条件。SCR(脱硝系统)催化剂的工作温度是有一定范围的，温度过高(＞450℃)时催化剂会加速老化；当温度在300℃左右时，在同一催化剂的作用下，另一副反应也会发生。
2SO2+O2→2SO3
NH3+H2O+SO3→NH4HSO4
即生成氨盐，该物质粘性大，易粘结在催化剂和锅炉尾部的受热面上，影响锅炉运行。同时在燃煤锅炉中，煤中的硫份燃烧的主要产物为SO2，同时产生少量的SO3，在无催化剂的前提下，SO3的生成与煤中硫份有关，硫份越高，则生成的SO3越高。根据化学反应机理，硫酸氢铵的生成与氨和SO3的量有直接关系，其中任一因素高都将导致硫酸氢铵的大幅上升。从停机时抽出的空预器波形板来看，其堵塞的原因主要是硫酸氢铵造成的。硫酸氢铵的物理性是在220℃以上是气态形式存在，在147℃是其熔点温度，也即在147～220℃之间硫酸氢铵是液态形式存在，其液态时具有非常粘的特性，容易附着在波形板金属表面，同时吸附空预器烟气侧的飞灰，造成空预器堵塞。
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4 空预器堵塞的预防措施
4.1 对空预器进行在线清洗
在机组检修时，对空气预热器进行在线高压水清洗。在线高压水冲洗压力一般控制在20～30MPa，冲洗周期控制在3-5天。这种方法虽然有一定的效果，但成本比较高，一般要一百多万，且不能完全清洗掉堵塞的灰尘。即使增加空气预热器蒸汽的压力和频率，空气预热器的堵塞问题也只能得到缓解而已。
4.2 控制氨逃逸率
由于硫酸氢铵的强吸附，会造成大量灰尘沉淀在空气预热器中，导致空气预热器堵塞和阻力上升，严重时会迫使关闭反应器去清洁空气预热器。同时，硫酸氢铵或硫酸铵本身对金属具有很强的腐蚀性，会引起催化剂金属支架的腐蚀损坏和空气预热器的冷段腐蚀损坏。另外，过量的氨水提高运行成本，并导致飞灰化学性质的变化，飞灰质量恶化，使用价值较低；氨泄漏到空气中会对环境造成空气污染，因此，关于氨泄漏问题要严格把握，避免氨泄露流量超过3μL／L。反应堆中NH3／NOx的摩尔比、流量以及温度与反应器入口管道结构紧密相连，因此合适的入口管道设计可以避免这些偏差，并完全去除NH3泄漏和NOx，提高脱氮效率。烟道气中SO3的含量主要来源于煤燃烧产生的硫化物，而硫酸氢铵的形成主要受SO3含量的影响，因此，SCR中氨逃逸量控制量对于不同煤种也不同。根据汗流量，煤种主要分为低硫煤、中硫煤和高硫煤，分别含S量为1％、1.5％和3％，氨逸出分别小于6μL／L、4μL／L和2μL／L。在控制氨逸出量的情况下，可以使用CFD软件优化SCR脱硝化装置，通过分析模拟装置烟气流量和速度分布，以找出最合适的导流叶片的类型、以及所需数量和安装位置，从而使SCR脱硝化装置具有均匀的入口烟气流速、温度和浓度；同时调整喷嘴的氨格栅（AIG），使NH3最大程度的均匀混合，实现氨逸出量最少的目的。
4.3 对沉积的NH4HSO4进行及时清理
硫酸氢铵在中温范围至空气预热器低温冷段的温度范围内具有很强的粘度。空气预热器易被吸附的灰尘堵塞，使其不能正常。工作因此，有必要重建空气预热器，改变吹风运行方式。因为空气预热器中产生硫酸氢铵温度范围与绝大部分中温段和部分低温相匹配，容易使粘着大量灰尘的硫酸氢铵堵塞两个旁路连接间隙，因此，可以合并传统的低温冷段和中温段。由于搪瓷传热部件不仅价格便宜，而且其传热性能和耐腐蚀性上优于合金钢，所以可以用搪瓷传热部件来代替更换冷段部件，原有高温部分不变。另外，移除空气预热器转子内部的格栅，将水平分隔板将延伸到冷段，置于冷段后传热部件。提高传热元件的表面光洁度也可以改善硫酸氢铵的结垢程度。用含蒸汽和高压水的双重介质的吹灰器来取代原来的单种介质的吹灰器。其中蒸汽介质用于日常吹灰、高压水介质用于堵塞加剧后的停炉清洗。
5 结束语
电厂运行及安全维护具有悠久的历史，随着城市数量和规模的扩展，电厂建筑工程项目开始进行有目的的规划和设计。电厂对城市的建设以及经济发展产生的影响非常大。而作为建筑的基础，电厂锅炉脱硝系统运用具有举足轻重的作用。本文简要论述了空气预热器防堵塞技术的分析，电厂锅炉脱硝系统中空气预热器防堵塞技术水平运用仍需不断地改善。创新需高技术人才，采用合理方式和管理手段，才能促进电厂锅炉脱硝系统中空气预热器防堵塞技术水平的运用的发展和生存。
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论文作者:林宗贺
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/20
标签：预热器论文; 硫酸论文; 锅炉论文; 空气论文; 电厂论文; 氢铵论文; 温度论文; 《电力设备》2017年第25期论文;