空預器堵塞原因及處理技術研究

郭 建

（寧電投西夏熱電有限公司，銀川 750021）

1 空預器堵塞現象分析

202 0 年7月初以來，西夏熱電有限公司#4機運行工況出現異常，具體表現為引風機電流大幅波動，爐膛負壓波動增大，空預器的煙氣側進出口壓差均增大。這些數據表明，空預器出現了堵塞。在這種情況下運行時，引風機電耗電量增加，煙氣通流量減少，有可能導致引風機失速，從而導致負壓波動鍋爐滅火，嚴重影響機組安全運行。

202 0 年5—7月#4爐部分運行參數如表1所示。從表1數據可以看出：在相同負荷下，從6月25日至6月30日，空預器煙氣側差壓基本沒有變化；從7月5日至7月9日，空預器差壓上升幅度較大，說明空預器開始堵塞。由于空預器堵塞是一個逐步的過程，需要分析各種原因。

表1 2020年5—7月#4爐部分運行參數

2 空預器堵塞原因分析

202 0 年6—7月#4爐煤粉細度如表2所示，并重點分析了空預器堵塞的原因。

2.1 煤粉細度粗，超過設計值

西夏熱電二期鍋爐設計煤種煤粉細度R90為22%。從表2的數據可以看出，近期#4鍋爐入爐煤的煤粉細度R90普遍在40%左右，嚴重偏離了設計值。煤粉細度的不合格，不僅會使煤粉燃燒不完全，也會導致煙氣中粗灰含量增多。隨著煙氣的流動，顆粒較大的灰分會逐漸在尾部煙道聚集，導致空預器發生不同程度的阻塞[1]。

表2 2020年6—7月#4爐煤粉細度表[單位：R90（%）]

2.2 脫硝反應系統運行工況不佳

從表1可以看出，在低負荷工況下，SCR入口煙氣溫度偏低，脫硝入口SO2超標。從7月5日開始，氨逃逸量嚴重超標。SCR脫銷反應區催化劑合適溫度要求控制在310～430 ℃。當溫度過低時，脫銷催化效率必然會有所下降。為了保證煙氣排放達到環保要求，只能加大噴氨流量，導致氨逃逸率增大[2]。

由于脫銷系統采用的是選擇性催化還原系統，還原劑會有選擇地與煙氣中的NOX反應生成N2和水。然而，在煙氣脫銷的同時，還原劑也會與煙氣中的SO2反應生成副產物NH4HSO4[3]。生成NH4HSO4的量與煙氣中NH3、SO2的濃度以及煙氣溫度都有關系。煙氣中NOX和SO2濃度越高，煙氣溫度越低，生成NH4HSO4的量就越多。#4機長期在低負荷段運行，SCR入口溫度基本都在300 ℃以下，嚴重偏離設計最低溫度310 ℃。為了保證達到環保要求，只能使噴氨量增大。7月5日以后的氨逃逸普遍都在8 mg·Nm-3以上，遠遠超過空預器氨逃逸的設計指標3 mg·Nm-3。SCR入口SO2含量普遍在2 000 mg·Nm-3以上，遠遠超過設計值1 587 mg·Nm-3。在氨逃逸量增大、脫硝入口SO2含量偏高和較低的反應溫度下，不可避免地生成更多的NH4HSO4[4]。

NH4HSO4是一種粘度極高的物質，熔點為147 ℃，沸點為350 ℃。在此溫度區間內，NH4HSO4為熔融狀態，而處于液態的NH4HSO4具有極強的粘性。這種狀態下的NH4HSO4極易捕捉煙氣中的飛灰，一旦積累在空預器蓄熱片上，會進一步吸附流通煙氣中的飛灰，最終導致空預器阻塞[5]。

2.3 空預器冷端綜合溫度偏低

冷一、二次風溫度越低，旋轉至煙氣側的換熱元件溫度越低，進入空預器經過換熱后的煙氣溫度對應降低。當煙氣溫度降至NH4HSO4熔點以下時，煙氣中的液滴狀NH4HSO4會在空預器冷端的傳熱元件上凝固，造成空預器冷端積鹽與結垢，進而影響空預器的正常運行。空預器出口排煙溫度越低，NH4HSO4在空預器上沉積的區間越長。同時，煙氣中存在的SO2會與氧氣和水發生反應生成硫酸蒸汽，煙氣中的硫酸蒸汽露點一般在120 ℃左右，當煙溫降到硫酸蒸汽的露點時，硫酸蒸汽會在空預器管壁上凝結。硫酸蒸汽不僅會腐蝕管壁，也會吸附煙氣中的飛灰，從而加劇空預器積灰。

為了防止空預器NH4HSO4凝固和發生低溫腐蝕，空預器對排煙溫度有一定的要求。空預器的冷端綜合溫度（空預器出口煙氣溫度與冷端空氣溫度之和）設計值為140 ℃。若空預器冷端綜合溫度高于設計值，NH4HSO4也不會在空預器冷端大量堆積。從表1的數據可以看出，從6月份以來，在175 MW負荷下，空預器出口排煙溫度長期在90 ℃左右，空預器冷端綜合溫度為130 ℃左右，排煙溫度低于設計值。空預器冷端的NH4HSO4的沉積區域較大，冷端吹灰器可能無法滿足需求。

2.4 煤質突然變化導致煙氣中飛灰含量突然增大

自2020年7月初，西夏熱電供煤逐步緊張，銀南煤已無存煤，#4機原煤倉主要使用的是銀北煤。銀北煤存在煤粒較硬難磨制、飛灰含量偏大的問題。由于煤質較差，#4機發生了多次輸灰困難和電場停運等事故。煙氣中飛灰含量突然增大，導致空預器堵塞程度突然加劇，也是導致空預器發生堵塞的原因之一。

3 改進措施

3.1 檢查磨煤機分離器

針對煤粉細度過粗、偏離設計值的問題，西夏熱電積極聯系西安電力調試所檢查磨煤機分離器。調整后，磨煤機出口煤粉細度得到了改善。

3.2 控制鍋爐氧量和噴氨量

在環保條件滿足的情況下，嚴格控制鍋爐氧量和噴氨量，減少氨逃逸，提高脫硝入口排煙溫度。為了盡可能減少NH4HSO4的生成，要求控制氧量，合理噴氨，維持SCR出口NOX高限運行。在低負荷工況下，通過改變磨組運行和二次風調門開度等方式，提高火焰中心溫度，從而提高SCR入口煙氣溫度，保證SCR脫硝反應區催化劑活性。

3.3 提高空預器冷端綜合溫度

一般暖風器在冬季投入運行，夏季退出運行。針對這次事故，在7月15日將暖風器投入運行。暖風器投入運行后，進口空氣溫度升高，空氣吸熱量減少，排煙溫度也隨之升高，冷端綜合溫度提升到了140 ℃以上，滿足空預器冷端綜合溫度的設計要求。

3.4 合理配煤，減少煙氣中的飛灰含量

針對這次事故，在發現空預器有堵塞現象后，西夏熱電積極采購原煤，根據飛灰情況迅速改變銀南、銀北煤配比。經過處理，煙氣中飛灰含量過量問題得到了緩解。經過上述措施的處理，從表1可以看出，從7月20日開始，空預器煙氣側差壓逐步緩慢下降，空預器堵塞的異常工況得到了改善。

4 結語

目前，在我國的火電廠中普遍存在著空預器堵塞的問題。雖然在設計過程中充分考慮了如何預防空預器堵塞，但實際運行中依然會因為各種原因導致空預器發生積灰堵塞。因此，應采取適當措施保證堵塞不再惡化，如調整煤粉細度、提高排煙溫度、減少氨逃逸以及減少飛灰含量等，并在各種事故中總結經驗教訓，不斷完善和改善空預器工作條件。