空氣預熱器堵塞處理措施

王俊杰

（華北電力大學能源動力與機械工程學院，保定 071000）

近年來，我國大氣環境日趨嚴峻，特別是華北一帶惡劣天氣頻發。為此，相關部門展開了多項工作。2012年1月1日，被稱為“史上最嚴”的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）實施[1]。因此，國內大中型燃煤機組都在進行環保設備的升級改造。

國內絕大多數火力發電廠煙氣脫硝技術為選擇性催化還原法（SCR），但是SCR脫硝系統在實際應用中出現了NOx排放超標、催化劑磨損、空氣預熱器堵塞等問題。其中，空氣預熱器堵塞問題最為嚴重，使流動過程中的阻力增大，風機的能耗增加，嚴重時需要停機清理空氣預熱器。因此，研究如何防止空氣預熱器堵塞對電廠的安全運行和經濟性都具有重要的意義。

1 SCR脫硝機組空氣預熱器堵塞的原因

脫硝系統在脫除煙氣中的NOx時，同時會將煙氣中的SO2氧化成SO3，逃逸的氨與SO3反應生成硫酸氫氨和硫酸氨。可能存在的反應如式（1）、式（2）所示。

硫酸氨為粉末狀，可以用吹灰器去除，而硫酸氫氨的沸點為350℃，熔點為147℃，在空氣預熱器溫度范圍內發生氣、液、固三相形態的轉變[2]。冷凝在空預器蓄熱片表面的液相硫酸氫氨黏性極強，容易黏附飛灰顆粒，導致蓄熱片間通道變小，空氣預熱器阻力增加，影響機組的安全穩定運行[3]。

2 空氣預熱器堵塞處理措施

2.1 省煤器的分級改造

具體措施是將省煤器的受熱面拆分布置，一部分布置在SCR系統前，稱為高溫省煤器，較原省煤器吸熱量減少；另一部分布置在尾部煙道，使進入空氣預熱器的煙氣溫度為原來的設計值，改造后配合圖如圖1所示[4]。

圖1 省煤器分級改造配合圖

從表1中改造前后的性能參數可以看出，改造后進入SCR的煙氣溫度升高約20℃。

2.2 脫硝裝置噴氨優化調整

噴氨優化調整主要解決噴氨不均造成氨逃逸率高的問題，并且考慮流場改變對現場優化效果的影響。通過改進或優化脫硝系統進口煙道的整流裝置實現均勻分布，在SCR進口煙道處加導流板和調整催化劑上部導流板的高度和角度，如圖2所示。用ANSYS模擬優化后脫硝系統進口煙道的整流裝置后的流場分布，如圖3所示。

圖2 SCR入口加裝導流板和催化劑上部導流板調整結構

圖3 流場優化后的分布圖

表1 改造前后性能數據對比

從模擬的結果可以看出，SCR進口煙道加裝導流片和調整催化劑上部導流板后，SCR裝置橫截面的流場分布比較均勻，在此基礎上噴氨量的優化調整效果更加明顯，可有效控制氨的逃逸。

2.3 空氣預熱器改造

硫酸氫氨沉積溫度為150～230℃，正好處于空氣預熱器內的溫度區間。傳統空預器元件分為高、中、低溫3段，當硫酸氫氨溫度區間跨越中、低溫段換熱元件時，接縫處的硫酸氫氨吸附飛灰后加劇對空氣預熱器換熱元件的堵塞和腐蝕，因此合并中、低溫段改為高、低溫段。同時，考慮到高、低溫段換熱元件主要影響性能指標分別為換熱效率和防堵塞性能，高溫段可采用東方鍋爐集團的DU作為換熱元件，低溫段采用NF，其為大波紋形，便于吹灰疏通，并在低溫段采用鍍搪瓷，提高元件表面光潔度和防腐蝕性能[5]。

3 結語

省煤器的分級改造，既滿足SCR脫硝系統對煙氣溫度的要求，也不會造成排煙溫度升高、鍋爐效率降低。基于噴氨流場的優化，既保證了脫硝后煙氣中NOx的含量滿足環保要求，又減少了氨逃逸。合并空預器中低溫段，減少了硫酸氫氨在此處的黏附，改善了堵塞狀況；換熱元件上鍍搪瓷降低了硫酸氫氨在換熱元件上的黏附。從目前的工程實際情況來看，從化學反應原理上阻止硫酸氫氨的生成是非常困難的，只有綜合運用以上技術才能有效減緩空氣預熱器的堵塞。

參考文獻

1 李 進，于海琴，陳 蕊.燃煤發電CO2排放強度計算方法解析與應用[J].環境工程學報，2015，9（7）：3419-3425.

2 Wilburn R T，Wright T L.SCR ammonia slip distribution in coal plant effluents and dependence upon S03[J].Power Plant Chemistry，2004，6（5）：295-304.

3 劉建民，陳國慶，黃啟龍，等.燃煤脫硝機組空氣預熱器蓄熱片表面飛灰沉積板結機理研究[J].中國電機工程學報，2016，（36）：132-139.

4 徐 昶，徐 良，胡 杰，等.國內首臺火電機組省煤器分級改造提高SCR入口煙溫實踐[J].鍋爐制造，2014，（6）：43.

5 沈 利.SCR脫硝機組空預器換熱元件的選型分析[J].電力科技與環保，2016，32（2）：26-28.