（山西大唐国际临汾热电有限责任公司 山西临汾 041000）
摘要：脱硝系统投运后，由于硫酸氢氨堵塞空预器，造成空预器压差偏大，引起风机耗电增加、喘振失速等问题，必须对空预器进行防堵。经过多方面调研分析，积累了一些经验。本文分析了产生的原因，介绍了一些缓解的措施。
关键词：空预器堵塞原因措施
我国以火电为主体的能源结构在30年内不可能得到根本转变，如何降低火电厂污染物排放成为国家减排的首要目标。火电厂进行脱硝改造势在必行，但是安装SCR脱硝系统后，烟气中的部分SO2将被脱硝催化剂氧化成SO3，增加了烟气中SO3的体积浓度，加之存在不可避免的氨逃逸现象，导致硫酸氢铵（NH4HSO4）等副产物的大量生成，且提高了烟气酸露点温度，导致空预器运行期间的低温腐蚀加剧。
一、空预器堵塞物及物理特性
SCR 脱硝系统中的逸出氨（NH3）与烟气中的SO3 和水蒸汽生成硫酸氢铵（ABS）凝结物： NH3＋SO3＋H2O→NH4HSO4硫酸氢氨在不同的温度下分别呈现气态、液态、颗粒状。对于燃煤机组，烟气中飞灰含量较高，硫酸氢氨在146℃°—207℃温度范围内为液态；对于燃油、燃气机组，烟气中飞灰含量较低，硫酸氢氨在146℃—232℃温度范围内为液态。这个区域被称为ABS区域。液态硫酸氢氨捕捉飞灰能力极强，与烟气中的飞灰粒子相结合，附着于预热器传热元件上形成融盐状的积灰，造成预热器腐蚀、堵灰等，从而削弱预热器换热效果并危及机组正常安全运行。硫酸氢氨形成是有固定温度区域的，在预热器传热元件中该温度区域对应相应的位置区域统称为ABS区域。
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图1 燃煤和燃油、燃气机组ABS区域示意图
三、空预器堵塞的危害
1、系统影响：蓄热元件堵塞造成空气预热器运行阻力增大，导致空预器出口的一、二次风压摆动，造成锅炉负压摆动。
2、安全运行：蓄热元件堵塞造成送风机出力受限，锅炉二次风量减小，锅炉缺氧运行，影响机组带负荷能力，容易造成锅炉结焦，锅炉效率降低。以及空气预热器换热性能下降，空气预热器漏风率增加和蓄热元件腐蚀等等一系列严重后果。
3、经济损失：蓄热元件堵塞容易造成风机出现失速或喘振现象，风机电机电流增加，引风机电耗增加，影响机组的经济性。以600MW机组为例，空预器烟气侧阻力增加1.5kPa，按550MW计算经济指标，烟气量1800000Nm3/h，电费按0.35元/kWh，运行时间按6000h/年计，平均负荷率70%。仅仅引风机电耗年增加费用132万元。
类似统计粗略计算，空预器阻力升高每年带来的经济损失：
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四、产生原因分析
引起空气预热器堵塞的原因比较多，但主要是有以下几个原因引起。
一是积灰，因为空气预热器换热元件波形板间通道比较狭窄，因而使烟气中的飞灰比较容易沉积在换热元件中，此部分积灰一般为松散结构，其积聚情况与烟气流速有关；又因为烟气中的灰粒是一种宽筛分组成，其直径多数在 10--30μm之间，携带有灰粒和未完全燃烧颗粒的烟气流过空气预热器换热元件时，进行撞击及切削，使原本光滑的表面出现凹坑，使得飞灰更易在换热元件上积聚。
二是换热元件冷端的低温腐蚀。众所周知，煤中的硫燃烧后形成二氧化硫，在过量空气情况下其中一部分二氧化硫进一步氧化为三氧化硫，三氧化硫与烟气中的水蒸汽结合成为硫酸蒸汽，在空气预热器换热元件上凝结下来，就会对空气预热器换热元件波形板表面产生严重腐蚀作用。当排烟温度低于酸露点时，硫酸蒸汽将凝结，硫酸液滴附着在冷端蓄热元件上，腐蚀蓄热元件。由于脱硝系统增加了 SO 2 向 SO 3 的转化率，即提高了烟气中 SO 3 的浓度。烟气的酸露点随着 SO 3 浓度的升高而提高，一般达 130~160℃。
三是由于经营压力，且常为控制发电成本，实际煤种的硫份普遍高于设计煤种，导致低温腐蚀（酸露点腐蚀）加剧，堵灰问题相当突出。
四是氨过喷或局部过喷，由于受环保超低排放压力和机组老化原因双重压力影响，脱硝反应区域普遍存在喷氨量过喷或者受催化剂吹损影响导致流场不均匀引起的局部过喷，加剧了下游空预器设备的运行压力。
另外，在锅炉开停机投油抢助燃时，因助燃油不充分燃烧使一部分未燃尽物积附在空气预热器换热元件上，在空气预热器换热元件表面形成一层油性的粘附层，使换热元件表面极易积灰。当空气预热器换热元件积灰后，如空气预热器吹灰不及时或吹灰效果不佳，则使空气预热器换热元件堵塞日趋严重。
五、一些缓解措施的介绍
1、传统方式，高压在线、离线水冲或洗化学高压。该方法投运会大幅折损蓄热元件寿命，蓄热元件局部破损、蓄热片间隙不等问题相当突出；水流量控制不当，易造成更为严重的堵灰问题；冲洗期间显著增加烟气湿度，可能加剧空预器之后设备的腐蚀；一般只有在烟气侧阻力上升 50%以上时才考虑高压水冲洗方案，堵灰发展过程已造成显著的经济损失。只是暂时解决了空气预热器换热元件的堵塞现象。治标不治本，只能用作应急措施使用。
2、空预器冷段高度设计结合板型改造。有些电厂采用热端和中温端元件合并为一层，冷端传热元件高度增加，提高整体换热元件高度的措施，结合更换大通道封闭板型，从而达到抗堵灰能力提高。甚至可以进一步采用空预器防腐不粘涂层新技术，提高元件中低温耐腐蚀。
3、脱 SO 3。在空预器前烟道内喷射碱性物质，脱除 SO 3 ；工艺流程复杂，系统维护工作量大；SO 3 浓度分布测量困难，直接导致控制系统缺乏可靠控制信号，只能过量喷碱；即使选用廉价的氢氧化钙作为碱性吸附剂，300MW 机组年运行费用在 100 万元以上；实际脱除效果取决于选用何种碱性物质，且受喷碱均匀性影响。设备一次性投资一般达千万级别。
4、提高空气预热器冷端换热元件的壁温，目前有以下几个思路：
4.1分区回热防堵技术。即在二次风区域分割设立回热分区，分区角度约5~8°。设置上部扇形板、下部扇形板弧形板，减少空预器漏风。在空预器热一次风道取热风，经回热风道流动至位于空预器下部的回热风独立舱室，并进入回热分区来加热蓄热元件。通过蓄热元件壁温测量系统、回热风量风压风温测量系统及时监测运行的回热风量和蓄热元件壁温。通过回热管道截止阀和调整阀来调节回热风风量，控制蓄热元件壁温在合适的范围。空气预热器暂无堵灰倾向时，能够切断引入防堵灰分仓中的热一次风。切断热一次风以时，可在防堵灰分仓中直接通入冷二次风，即相当于恢复改造前的状态，该股气源在正常防堵灰运行模式下应处于切断状态。
4.2热风再循环防堵灰技术。热风再循环改造方式是，在空预器二次风出口处增设一段风道，另一端连接到送风机之前的冷风入口处，从空预器出口中抽出一部分热风，与入口的冷风混合，以提高入口风温，从而提高冷端温度，增设的风道中有可调节的挡板，可调节循环
风量。采用热风再循环，空预器出口热风温度略有下降，排烟温度有所升高。热风再循环改造技术改造工作量较小，只需增设一段风道。
4.3循环风防堵灰技术。采用的技术路线类似4.1，是利用空预器自身产生的热风对冷端蓄热元件进行加热，加热的对象为即将进入烟气侧的蓄热元件，即冷端蓄热元件的最冷的状态。区别在于，在空预器本体上隔出一个循环风分仓，并安装循环风道，利用循环风机带动风道内的空气循环，空气在循环风道中不断循环，循环风在空预器热端吸热，生成300℃左右的热风，热风从下端进入空预器冷端，对冷端进行加热，放出热量，每循环一次完成一次吸放热，相当于利用空预器热端热量加热冷端。同时采用在循环风中加入磨料，利用循环风携带磨料冲刷蓄热元件的方式对蓄热元件上的积灰进行定期清扫，这一路线的优势在于，携带磨料的方式可以保证在整个循环风仓里磨料和空气的速度一致，这样磨料对蓄热元件的冲扫效果相同，无论低温区还是中温区都能达到良好的清扫效果，而且干燥的磨料对蓄热元件表面凝结的液体有吸附作用，在清扫的同时可以将表面的液体带走，进一步防止积灰。
5.优化吹灰运行和优化SCR设计及运行等。
结束语
回转式空气预热器是锅炉的重要组成部分，它能否正常经济的运行直接关系到锅炉的正常工作和经济性，而影响到回转式空气预热器正常运行的一个主要因素是空气预热器换热元件的积灰，因而必须制定出切实可行的、有效的能减轻回转式空气预热器换热元件积灰的措施，上文所述的几条措施在实际中显示出一定的成效，下一步希望大家在不断摸索中共同进步，以彻底解决空气预热器换热元件的堵塞顽疾。
论文作者:李红玥
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/12
标签：预热器论文; 元件论文; 蓄热论文; 烟气论文; 空气论文; 换热论文; 热风论文; 《电力设备》2018年第21期论文;