摘要：三分仓回转式空气预热器是一种以逆流方式运行的再生式热交换器。加工成特殊波纹的金属蓄热元件被紧密地放置在转子的扇形仓格内。当烟气流经转子时，烟气将热量释放给蓄热元件，烟气温度降低；当加热后的蓄热元件旋转到空气侧时，又将热量释放给空气，空气温度升高。如此周而复始地循环，实现烟气与空气的热交换。 本文将就空预器1000MW机组三分仓回转式空气预热器堵塞故障进行分析，针对出现的故障提出了可行性的技术措施。
关键词：空预器；堵塞
国家电投协鑫滨海发电厂单台锅炉配备两台三分仓回转式空气预热器。空气预热器主轴垂直布置，烟气和空气以逆流方式换热，转子采用模数仓格结构，蓄热元件制成较小的组件，以便检修和更换。空气预热器采用三段式空气预热器，其冷端受热面采用足够高度（冷端元件的高度为1.0m），冷端元件采用的耐腐蚀的搪瓷板蓄热元件，空气预热器的低温端受热面采用镀搪瓷换热元件。本文将从空预器运行中堵塞问题进行分析研究，空预器堵塞引起炉膛负压波动增大，同时空预器烟气侧、一/二次风侧的进出口差压增加；堵塞严重时，空预器漏风量增大，两侧排烟温度偏差明显增大，锅炉排烟损失增加，同时送/引风机、一次风机电流均有所增加，风机电耗明显增加，甚至导致风机失速等严重问题。
1空预器堵塞原因分析
1.1煤质因素
锅炉设计煤种与实际燃用煤种变化较大，含硫量0.36%～1.08%变化不等，含硫量高，水分高，造成烟气中SO2量增大，且粘附性较强，易促使冷端结露腐蚀。酸露点温度与煤折算硫分的立方根成正比。空预器堵塞期间，因燃煤发热量降低，最大折算硫分超过设计值的2倍，引起SO3浓度增加且酸露点温度升高，在空预器冷端金属表面发生腐蚀的同时，加剧了空预器堵塞。【1】
1.2 低温腐蚀
空预器金属壁面温度与烟气接触的空预器金属壁温若高于露点温度，则低温腐蚀导致的空预器堵塞一般不可能发生，否则反之。当机组负荷降低时，排烟温度下降，尤其冬季环境温度低，排烟温度和空预器进口风温随之更低，造成空预器金属壁温降低。空预器堵塞期间的相关数据显示：锅炉负荷较低，环境温度较低，空预器进口风温、排烟温度均处于低值，促使了低温腐蚀的形成。
1.3 SCR运行喷氨量控制的影响根据NH4HSO4的形成机理，若SCR反应器出口氨逃逸量越大，则烟气越容易在空预器冷端形成粘附性极高的NH4HSO4，造成空预器堵塞。空预器垢样检测结果的氨含量相当高，可以判断机组SCR脱硝运行中喷氨量过大，导致空预器冷端NH4HSO4沉积。而根据国内外SCR脱硝运行经验，飞灰中氨含量控制在50mg/kg以下时，说明氨逃逸率控制在安全运行范围内。空预器烟气侧差压变化情况。
1.4低负荷影响采用低NOX同轴燃烧系统技术，降低了燃烧中生成的NOX含量，但低负荷时低氮燃烧效果明显下降，烟气中NOX浓度偏大。脱硝控制系统以SCR出口的NOX浓度为主控信号，则低负荷时喷氨量增加，但实际烟气量有所下降，因此喷氨量超过实际反应所需，导致过量氨逃逸进入空预器，在冷端形成NH4HSO4结垢堵塞。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆机组低负荷运行时，低氮燃烧器在低风量、低风速时效果减弱，氧量偏大，燃料型NOX生成量增加，SCR反应器进口NOX处于较高水平，而SCR反应器进口烟温较低（仅在320℃左右），催化剂反应不活跃。随着锅炉负荷变化，烟气进入SCR的NOX浓度变化范围较大，为保证出口NOX浓度，致使喷氨量过大，氨逃逸量增加。氨逃逸率上升，造成空预器冷端换热元件NH4HSO4堵灰比较严重，空预器烟气侧差压最高至3kPa以上，风烟系统运行工况恶劣，最终发生了一次风机、引风机失速的严重后果。【2】
2、技术对策
空预器堵塞的主要原因是脱硝氨逃逸造成的NH4HSO4黏附在空预器冷端壁面。导致氨逃逸的因素包括：烟气量测量不准，造成原烟气NOX总量不准，导致喷氨量过大；随着机组投运时间的增加，催化剂活性下降；机组低负荷时，SCR入口烟温下降，催化剂活性降低，脱硝效率下降；由于烟气流场分布、喷氨量、NOX浓度分布不均等原因导致SCR出口氨逃逸不均匀。此外冬季环境气温较低时，空预器换热面壁温进一步下降，易造成NH4HSO4快速粘结。氨逃逸、NOX、氧量等测量数据并不能完全反映烟气整体情况，导致运行和控制存在一定偏差。
其他如负荷频繁变化、煤种变化、吹灰程序不佳等因素也是造成空预器堵塞的原因。为有效改善SCR 脱硝机组空预器堵塞情况，提出如下建议：
（1）催化剂超过或接近性能保证期限时，利用检修机会对催化剂进行检查、清灰并保证吹灰效果。根据机组催化剂“2+1”结构设计特点，加装1层催化剂预留层或者整体更换，提高催化剂整体活性，减少在相同脱硝效率下的氨逃逸率。
（2）优化调整喷氨调节阀、流量计、喷氨格栅，保证喷氨、烟气的流场均匀分布。应通过校准、检修或技改等方式提高SCR系统测量准确性。新建机组在168h运行前冷态和热态调试中，特别要做好注氨格栅的细调工作和相应试验。
（3）SCR控制策略的调整。在负荷调整、异常工况时，运行人员应加大干预力度，控制脱硝效率上限值。改善低负荷时低氮燃烧的二次配风方式，控制进口NOX含量，避免低负荷燃烧时喷氨过量，建议增加SCR进口折算后的NOX值大屏报警。
（4）空预器运行调节，包括吹灰步进时间及吹扫行程调整，增加吹扫换热元件覆盖面。选择合理的板型和材料，正确进行空预器换热元件的分层布置，减小NH4HSO4的结垢和腐蚀率，降低机组强迫停炉进行空预器冲洗的可能性。
（5）堵塞严重的空预器，利用检修期间实施新型化学清洗，使空预器换热元件表面更加光洁，减缓NH4HSO4沉积及堵灰进程。
3结束语
本文主要就空预器运行中的堵塞工况进行了分析，讨论空预器堵塞的原因，并提出了解决问题的办法，日常运行中造成空预器堵塞往往是很多因素共同作用的结果，需要结合实际，采取多种措施进行分析，提出解决问题的办法。
参考文献
[1]张步庭，王春玉，李玲，等.1000MW机组锅炉回转式空气预热器节能改造[J].热力发电，2012，41(10)：64-65.
[2]梁建国.空预器运行中常见缺陷及处理方法[J].机电信息，2013，357(3):35-37.
论文作者:孙安明,李钊
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/27
标签：烟气论文; 预热器论文; 机组论文; 负荷论文; 元件论文; 空气论文; 催化剂论文; 《电力设备》2018年第28期论文;