摘要：随着国家对环保的日益重视，火电厂烟气脱硝已成为必然趋势，而由脱硝系统投入后带来的一些负面问题也逐渐暴露出来，烧高硫煤的火电厂发生空预器堵塞的情况极其明显。因此本文对空预器堵塞原因进行分析并提出解决方案。
关键词：排烟温度；空预器；堵塞；经济性
1原因分析
某电厂脱硝系统采用“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。即生成氨盐，其化学反应如下：2SO2+O2 →2SO3；NH3+H2O+SO3 → NH4 HSO4
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。
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(如图 1)。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。而该电厂的空预器排烟温度设计值在 120℃，根据实际运行参数可以看出，空预器排烟温度在 100 ～163℃，在 147 ～220℃的温度恰处于空预器中间段区域，也即是空预器堵塞的区间。从抽出的空预器换热元件来看，空预器堵塞集中在中间段区域，而在热端及冷端并未发生堵塞。而一旦空预器冷端温度超过 220℃，则硫酸氢铵将由液态转化为气态，并随着烟气排走，因此从理论上分析，通过提升空预器冷端排烟温度来解决堵塞的问题是可行的。
3空预器堵塞的预防
（1）冬季到来时，尽早投入暖风器或热风再循环，提高排烟温度，以利于防止硫酸氢铵结晶造成沉积。（2）在点火初期油煤混烧阶段，上发热量大于4500kcal/kg、挥发份较高而含硫量较低的煤种，磨煤机启动前应保证二次风温大于 150℃，以减少启动初期大量不完全燃烧产物的生成，避免空预器堵灰的发生。（3）空预器要进行定期吹灰并保证吹灰蒸汽有足够的过热度，空预器吹灰每班至少进行一次，如果发现空预器差压有上升趋势，应增加吹灰频次，以确保空预器吹灰效果。（4）加强空预器吹灰系统治理，停炉后对空预器吹灰阀和吹灰枪进行检查，防止湿蒸汽长期泄漏到空预器换热元件上造成粘结堵灰。（5）运行中加强脱硝的监视与调整，合理控制SCR出口参数。每台炉SCR系统都有设计最大喷氨量，自动调整或人工调整时，注意不要高于最大喷氨量，若是大量喷氨才能将NOx降低到超低排放值，应在低氮燃烧器方面同时采取相应措施，以降低喷氨量。（6）定期对喷氨格栅进行试验和调整，每半年应对喷氨格栅进行一次优化，防止喷氨不均匀造成催化剂反应效率下降，造成不必要的氨浪费，同时造成空预器硫酸氢铵堵塞。（7）严密监视氨逃逸率，运行中加强对氨逃逸的监视，机组正常运行时氨逃逸应小于3ppm，发现氨逃逸浓度异常升高，查找原因，若因喷口堵塞或脱落，应及时修复。（8）设立催化剂使用寿命台账，对催化剂进行寿命管理，若催化剂失效及时更换，保证脱硝反应效率。
4生成硫酸氢氨造成空预器堵塞的处理方法
（1）在机组正常运行中在线高压水冲洗，冲洗水的压力一般在30～50Mpa，一般冲洗3-5左右，费用一般在十万左右，就有一定效果但不能彻底清除。（2）机组停运后进行水冲洗。此种方法费用较低，效果非常明显，但是停机机会不多，所以逢停必冲。（3）更换空预器冷段换热元件，采用镀搪瓷元件,能显著降低硫酸氢铵的粘结速率，但是如果镀层因加工质量而损坏，将不利于防止硫酸氢铵的吸附。（4）可以适当提高空预器蒸汽吹灰压力和频次，也有明显的效果，但是容易吹损空预器蓄热元件，降低寿命。（5）采用提高空预器烟温以清除硫酸氢铵粘结。
5空预器吹灰优化法
对于新排放条件下存在的空预器差压升高较快的现象，在空预器压差增加后，应适度提高空预器吹灰母管压力，并相应缩短吹灰时间间隔，特别是冬季锅炉排烟温度较低时，空预器冷端吹灰器应增加吹灰次数。在进行吹灰器改造时，一点多喷口形式吹灰器增加吹灰动量，使吹灰穿透深度达到800~1000mm。空预器吹灰要达到效果，除了吹灰压力、吹灰频率、吹灰汽源品质等的保证外，更重要的条件是吹灰蒸汽所覆盖的空预器被吹灰区域应与空预器堵塞区域一致。在设计或改造空预器吹灰装置时，应根据锅炉实际烟气成分与空预器构造情况，确定空预器易堵塞区域，并确保吹灰器所吹蒸汽能有足够刚性覆盖空预器易堵塞区域，使灰粒产生振动，脱离硫酸氢铵的吸附被烟气带走，达到降低空气预热器因硫酸氢铵吸附灰粒而堵塞的效果。
6空预器在线水冲洗法
空预器蓄热元件内部堵塞，主要成分是灰、硫酸氢氨、盐类等具有粘着性并结垢的物质，在60~80℃的水中溶解度最大。在线冲洗就是在空预器运行中，将60~80℃高压水送入空预器冷端，随着空预器的转动进行冲洗，疏通堵塞的蓄热元件。空预器在线高压水冲洗系统水源要求是碱性。进行空预器在线水冲洗时，启动高压水枪后，应观察空预器电流、出口烟温变化情况采取分段逐步加压，防止大流量冲洗水进入导致空预器运行异常。冲洗过程中注意监视风烟系统参数，如空预器运行电流、烟气侧压差、炉膛压力、空预器运行声音、报警、送/引风机及一次风机电流、动叶开度等。高压水冲洗完毕后，应立即恢复蒸汽吹灰，避免烟道中积灰吸湿后增加烟道重量引起事故。在冲洗过程中，空预器烟气侧差压不断下降，降幅可达1kPa左右，烟气侧差压可降至机组大修后机组刚开始运行的状态。空预器在线水冲洗技术的特点是短期解决堵塞效果较明显，改造成本中等，对机组运行干扰较大。
结论
解决和消除空预器堵塞问题的技术方法，从应对角度上，可分为运行优化法、控制空预器壁温法、空预器吹灰、空预器水冲洗、单侧空预器升温法等。不同的技术方法之间并不冲突，对于新建机组，可优先从空预器设备材质、吹灰系统设计、在线水冲洗系统设计上进行考虑；对于改造机组，可采用从燃料优化、燃烧优化、脱硝优化、运行优化的角度进行多种技术方法综合治理的方案。最终实现机组既经济有安全运行的目的。
参考文献：
[1]王海刚.SCR脱硝机组空气预热器堵塞原因分析和建议[J].电站系统工程，2015，31（4）:19-22.
[2]赵宗让.电力锅炉SCR烟气脱硝系统设计优化[J].中国电力，2005，38（11）:69-74.
论文作者:张广龙
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/9/12
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