摘要：锅炉空预器在随脱硝改造工程进行改造后，虽波形改为防堵塞性能较好的大通道波形，但由于硫酸氢氨结晶难于控制，不可避免地会造成硫酸氢氨结晶堵塞，从而加剧了灰堵塞。对于SCR法烟气脱硝来讲，氨气和NOX不可能全部混合，逃逸是不可避免的，当逃逸率超标时氨气与三氧化硫反应生成硫酸氢氨堵塞空预器。本文提出治理空预器堵塞的对策，取得了良好的经济和社会效益。
关键词：硫酸氢氨；空预器；堵塞治理
1 火电厂烟气脱硝技术分析
火电厂烟气脱硝技术主要是采用选择性催化还原技术，即在SCR反应器入口烟道中喷入氨气，氨气与烟气充分混合后进入装有催化剂的SCR 反应器。在催化剂的作用下，氨气与氮氧化物发生氧化—还原反应，生成氮气和水。属于清洁的脱硝技术，控制燃烧后烟气的成分，将NOx 转化为无毒、无害的N2。
生产硫酸盐的化学反应：NH3+SO3+H2O → NH4HSO4
2NH3+SO3+H2O →（NH4）2SO4
锅炉尾部烟气由省煤器下部引出至SCR 反应器本体入口及出口至空预器后再至电除尘器。SCR 反应器为氨气与NOx 反应的主要设备。当氨气和烟气混合进入SCR 反应器后，在顶部整流器的导向下，成垂直向下方向依次流经3 层催化剂，烟气与NH3 的混合物在通过催化剂层时，烟气中的NOx 在催化剂的作用下与NH3 反应生成N2 与H2O，从而达到要求的除去烟气中NOx 的目的。通过蒸汽吹灰器和声波吹灰器定时对每层催化剂进行积灰吹扫，避免催化剂堵塞失效导致脱硝效率下降。对于SCR 法烟气脱硝，氨气和NOX 不能能全部混合，逃逸是不可避免的，当逃逸率超标时氨气与三氧化硫反应生成硫酸氢铵堵塞空预器。硫酸氢铵因其特殊物理性质，极易吸附并粘结在空预器换热元件上，常规的蒸汽吹灰和激波吹灰难以去除。目前解决办法有在线高压水冲洗，由于在机组运行期间进行冲洗，对空预器及其后电除尘安全有较大影响，极易发生空预器电流波动大而跳闸，有较大安全风险，对设备和机组工况要求较为苛刻。
2 造成硫酸氢氨逃逸的主要原因及危害
2.1 氨逃逸超标的主要原因
一是脱硝烟气流场不均匀，造成局部喷氨量过大引起逃逸; 二是脱硝喷嘴存在堵塞现象，也引起局部喷氨量过大引起逃逸; 三是对氨逃逸率监视手段有限; 四是空预器堵塞后，烟气量减少、排烟温度降低扩大了硫酸氢氨的沉积区域; 五是机组一直低负荷运行排烟温度偏低，也扩大了硫酸氢氨的沉积区域; 六是机组负荷波动频繁，NOX生成随负荷变化而变化，喷氨调节存在一定的滞后性，造成过喷现象; 七是运行调整、监控手段还不完善，需要进一步总结经验。
2.2 空预器堵塞后的危害
一是由于两台空预器阻力不同，造成低负荷、低烟气量时引风机发生抢风现象，造成炉膛负压大幅波动，危机机组安全运行; 二是由于空预器的堵塞不均匀，引起一、二次风压和炉膛负压周期性波动; 三是空预器阻力增大后风烟系统电耗增大; 四是空预器堵塞后阻力增大，局部烟气流速变快，空预器蓄热元件磨损加剧，严重时会造成蓄热元件损坏; 五是空预器堵塞造成烟气系统阻力增大，引风机出力无法满足机组满负荷运行，造成机组限出力;六是最终很可能由于空预器堵塞机组被迫停运检修。
3 解决硫酸氢氨造成空预器堵塞问题原理及方法
3.1 解决思路
针对硫酸氢铵的物理性质，发现根据温度不同，呈现不同的物理状态，在147℃以下，呈现坚固的固态；在147℃-250℃范围内，呈现称严重的鼻涕状态，常规的蒸汽吹灰和激波吹灰难以去除，在250℃以上升华。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于空预器温度梯度变化从320℃-120℃之间，这使得极易吸附并粘结沉积在空预器换热元件中部。由于这种相变在短时间是可逆的，因此提高运行温度，改变沉积区域，对已经沉积在受热面的硫酸氢铵再溶解升华，改变其沉积区域，尽量使其粘在灰上，而在下部空预器元件为一体化，不利于硫酸氢氨的粘结，随着烟气冷却，硫酸氢铵固化并随烟尘早电除尘除去。针对硫酸氢铵挂灰主要两段之间部位，提高温度使得过程后移，而后面条件不利于沉积在受热面上，所以进行了去除。
3.2 提高烟温治理硫酸氢铵堵塞可行性分析
提高烟温会来造成空预器整体运行温度区间的改变，空预器工作温度从原来的350℃-120℃（烟气侧），预计将会提升到380℃-230℃，之后各个运行设备运行温度均会发生改变，因此烟温改变后设备是否能安全运行，直接关系到治理方案是否可行。
3.2.1 设备安全运行温度极限考察，确定提高烟温的边界条件
通过查阅空预器说明书、低温省煤器、电除尘、引风机、脱硫吸收塔运行说明书，空预器蓄热片为普通碳钢变形温度为420℃，表面喷涂陶瓷的冷端蓄热元件爆瓷温度在300℃以上，因此升温对蓄热片无影响; 电除尘内部主要有阳极、阴极、电极瓷瓶等，没有对烟温有特别要求材料，但电极瓷瓶耐受温度可能是制约点，为了防止瓷瓶出现裂纹，以历史运行经验表明，温度在160℃无影响；引风机根据厂家提供的资料，叶片为合金钢铣制而成，提升到180℃温度后不会有影响，但应加强对引风机轴承温度监视；脱硫吸收塔内除雾器为塑料材质，对烟温有明确要求，要求吸收塔烟气入口温度不大于160℃。锅炉低温省煤器为降低电除尘及脱硫吸收塔烟温提供了解决途径，锅炉通过低温省煤器能大幅降低空预器后烟温，保证其后设备在安全温度下运行。
3.2.2 温度提高后设备变形量增加，引发动静摩擦或损坏
温度提升后，主要是考虑空预器膨胀问题。空预器转子按半径6m, 高度4m 计算，根据不锈钢膨胀系数，冷端端径向温升150℃计算，冷端变形量10.8mm, 轴向平均温升较小，按100℃极端，轴向变形量在4.4 mm，询问锅炉专业空预器间隙调整的余量，经过计算此形变在空预器软性密封的允许范围之内。
3.2.3 提高烟温手段及余量分析
因为空预器入口烟温是在350℃，因此适当减少空预器冷二次风、一次风量，就能达到提高烟温至250℃要求。查阅烟气比热容，密度，烟气流量，一次风量，二次风量，换热效率进行估算。经过计算70%锅炉负荷，将烟气量、送风量、一次风量进行如下调整，就能满足出口烟温调整要求。以提高锅炉A侧空预器出口烟温为例，锅炉A侧风烟系统调整为BMCR 40% 烟气量，BMCR25%（送风量+一次风量），B侧风烟系统调整为BMCR 30% 烟气量BMCR45%（送风量+一次风量），在就能满足。考虑到锅炉还布置了热二次风再循环、脱硝烟气旁路，因此还有较大调整余量。
通过以上设备运行情况考察，风机出力分析。认为过考察热二次风再循环、脱硝烟气旁路、送引风机协同调整，提高排烟温度，整体提高空预器运行温度。在大多数锅炉负荷下，仅通过风机与低省配合就能满足烟温需要，并且低省后烟温满足安全运行需要。
4 结语
经上述可行性分析发现，采用对空预器升温的方法治理硫酸氢氨造成的空预器蓄热元件堵塞是有效的，同时此方法较之前常用的在线高压水冲洗等手段，具有耗时短、费用低、效果显著等优势;同时在风险预控到位、操作控制得当的情况下，对设备及机组安全运行无任何影响，因此具有较大的推广价值。
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论文作者:张云飞
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/8
标签：烟气论文; 硫酸论文; 温度论文; 氨气论文; 机组论文; 蓄热论文; 锅炉论文; 《电力设备》2019年第13期论文;