燃煤電廠鍋爐空預器堵塞治理技術探索

張海金

摘 要：燃煤鍋爐進行超低排放改造以后，特別是隨著環(huán)保管控措施的不斷升級，NOx總排由200mg/m3降至當前的50mg/m3，空氣預熱器堵塞現(xiàn)象日趨突顯，當前空氣預熱器堵塞嚴重影響了鍋爐的安全、穩(wěn)定、經濟運行。為保障發(fā)電機組的安全運行，通過實踐和摸索，利用單側升溫法成功使空氣預熱器堵塞狀況得到控制，本文將升溫+連續(xù)吹灰法的操作要點及消除空氣預熱器堵塞的經驗進行總結，便于更好的維護空氣預熱器正常運行。

關鍵詞：空氣預熱器 單側升溫 差壓 控制

中圖分類號：TM621.4 文獻標識碼：C

前言

鍋爐進行超低排放改造以后，特別是隨著環(huán)保管控措施的不斷升級，NOx總排由200mg/m3降至當前的50mg/m3，空預預熱器堵塞現(xiàn)象日趨突顯，當前空氣預熱器堵塞嚴重影響了鍋爐的安全、穩(wěn)定、經濟運行。為保障發(fā)電機組的安全運行，通過實踐和探索，利用升溫+連續(xù)吹灰法成功使空氣預熱器堵塞狀況得到控制，本文將升溫+連續(xù)吹灰法的操作要點及消除空氣預熱器堵塞的經驗進行總結，便于更好的維護空氣預熱器正常運行。

一、空氣預熱器堵塞的原因

某電廠三臺機組均采用SCR脫硝工藝通過還原劑氨氣（NH3）達到除去煙氣中NOx的目的。在反應過程中，氨氣可以選擇性地和NOx反應生成氮氣和水，氨氣與NOx不可能完全混合反應，因此氨氣逃逸無法避免。逃逸的氨氣與煙氣中的三氧化硫反應生成硫酸氫銨（NH4HSO4），在煙氣溫度下降時凝結并附著在蓄熱元件上，造成空氣預熱器堵塞。硫酸氫銨的形成可用反應方程式表示為：NH3+SO3+H2O= =NH4HSO4。目前燃煤電廠空氣預熱器堵塞的主要成分為硫酸氫銨。NH4HSO4是一種高粘性液態(tài)物質，易冷凝沉積在空氣預熱器蓄熱元件表面，粘附煙氣中的飛灰顆粒，堵塞蓄熱元件通道，減小空氣預熱器內流通截面，從而導致空氣預熱器阻力增加，換熱元件效率降低等問題，直接威脅鍋爐的安全穩(wěn)定經濟運行。

二、空氣預熱器堵塞的危害

空氣預熱器堵塞后，對鍋爐運行的安全、穩(wěn)定、經濟運行均產生不利影響，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1、空氣預熱器因結垢致使通流面積減小，從而引起阻力增大，在低負荷、低煙氣量時引風機發(fā)生搶風現(xiàn)象，造成爐膛負壓波動幅度大，鍋爐運行安全系數(shù)下降。

2、由于鍋爐尾部采取雙煙道結構布置，兩側空氣預熱器堵塞程度不均勻，引發(fā)一、二次風壓和爐膛負壓周期性波動，兩側排煙溫度偏差大導致低溫側空氣預熱器堵塞越來越嚴重。

3、空氣預熱器堵塞導致風煙系統(tǒng)阻力增大、耗電量增加，引風機出力無法滿足機組高負荷運行的需要，造成機組限負荷運行。

4、空氣預熱器堵塞后，通流面積減小，送風不足，高負荷工況下引起缺氧燃燒，并且加劇爐膛負壓波動趨勢。

5、空氣預熱器堵塞造成運行阻力增加，蓄熱元件效率降低，一、二次風溫低，限制制粉系統(tǒng)出力，最終可造成機組被迫停運。

三、空氣預熱器堵塞的常規(guī)處理方法

處理空氣預熱器堵塞的方法常規(guī)有投運空氣預熱器連續(xù)吹灰、高壓水沖洗、停爐清洗等方法，從處理效果和經濟性的角度分析各有利弊，分析如下：

1、投運空氣預熱器連續(xù)吹灰：連續(xù)吹灰只能用在空氣預熱器堵塞初期或者有堵塞跡象時，一旦空氣預熱器發(fā)生堵塞，空氣預熱器連續(xù)吹灰便沒有效果;同時長期的連續(xù)吹灰加劇了空氣預熱器蓄熱元件迎風面的磨損程度，降低了空氣預熱器蓄熱元件的使用壽命。

2、機組運行時啟動空氣預熱器高壓水泵進行水沖洗，沖洗壓力為17～20 MPa，每次連續(xù)沖洗不低于30h，高壓水沖洗極易造成冷端蓄熱原件發(fā)生變形，同時產生大量清污費用，高壓水沖洗雖有效果但不能徹底消除堵塞，空氣預熱器連續(xù)運行周期短，同時導致布袋除塵器黏結嚴重。

3、機組停爐進行處理。受發(fā)電量及機組非停制約，成本巨大，并且空氣預熱器再次堵塞依舊無法處理。

四、升溫法可行性分析

為提高處理空氣預熱器堵塞的效果和經濟性，決定利用硫酸氫銨的特性，使用升溫+連續(xù)吹灰法消除空氣預熱器堵塞，可行性分析如下：

1、硫酸氫銨的汽化溫度為150～230℃，在實驗室進行反應釜升溫試驗，試驗結果表明硫酸氫銨在此溫度范圍內由固態(tài)全部轉化為氣態(tài)，在爐膛負壓下將其抽出爐膛，空氣預熱器堵塞可得到治理。

2、電袋除塵器入口煙溫上限值為160℃，經過降溫、冷卻措施，在確保電袋不被碳化的前提下盡可能的提高空氣預熱器出口溫度，可以實現(xiàn)硫酸氫銨部分汽化或者軟化的條件。

3、空氣預熱器蓄熱元件材質為碳硅鋼，變形溫度為440℃，因此空氣預熱器本體升溫后對蓄熱元件使用性能無影響。

經過分析，在空氣預熱器運行中利用降風量、升煙溫的方法處理堵塞是可行的。

五、升溫法的實踐

根據(jù)硫酸氫銨的物理特性及可行性分析，結合我廠設備特點，分別針對鍋爐高負荷運行工況及低負荷運行工況，制定單側升溫+連續(xù)吹灰處理空氣預熱器堵塞操作措施如下：

1、機組高負荷運行中利用升溫法處理空氣預熱器堵塞的實踐

1.1、機組出力保持在270MW;

1.2、通知檢修開啟堵塞側空氣預熱器出口煙道臨時人孔冷卻（夏季可通入消防水加強冷卻）;

1.3、空氣預熱器堵塞側送風機出力降至30-35A，對側送風機出力保持55-60A之間運行，單側氧量保持2.0%以上;

1.4、堵塞側除塵器入口溫度不得超過160°C（值長做好落實），除塵器出口溫度不得超過150°C;

1.5、空氣預熱器連續(xù)吹灰方式按照下層連續(xù)吹灰3次，上層吹灰1次進行，吹灰壓力保持1.2MPa，以就地為準;

1.6、爐膛負壓保持-30～-50pa，同時保持堵塞側引風機電流較對側高3-5A運行;

1.7、單側升溫期間，加強對風煙系統(tǒng)、空氣預熱器運行工況的檢查（包括空氣預熱器就地有、無摩擦聲及電流變化趨勢），特別注意該側引風機軸承溫度變化趨勢;

2、機組低負荷運行時（提高排煙溫度受限時）利用升溫法處理空氣預熱器堵塞的實踐

2.1、利用機組間負荷轉移等方式盡快提高該臺機組負荷率;

2.2、通知檢修開啟堵塞側空氣預熱器出口煙道臨時人孔冷卻;

2.3、空氣預熱器堵塞側送風機出力降至30-32A，對側送風機出力根據(jù)當前鍋爐負荷調整，單側氧量保持2.0%以上;

2.4、堵塞側除塵器入口溫度不得超過160°C（值長做好落實），除塵器出口溫度不得超過150°C;

2.5、空氣預熱器連續(xù)吹灰方式按照下層連續(xù)吹灰3次，上層吹灰1次進行，吹灰壓力保持1.2MPa，以就地為準;

2.6、爐膛負壓保持-30～-50pa，同時保持堵塞側引風機電流較對側高3-5A運行;

2.7、單側升溫期間，加強對風煙系統(tǒng)、空氣預熱器運行工況的檢查（包括空氣預熱器就地有、無摩擦聲及電流變化趨勢），特別注意該側引風機軸承溫度變化趨勢;

此操作方式在無需提高空氣預熱器吹灰壓力、空氣預熱器出口溫度無法完全達到硫酸氫銨汽化的情況下，可以最大限度的除去空氣預熱器蓄熱原件內的硫酸氫銨。

六、升溫法的效果

2019年，某電廠#1爐空預堵塞18次;#2爐空氣預熱器堵塞26次;#3爐空氣預熱器堵塞17次。并且從2019年3月份開始，#2爐A側空氣預熱器堵塞情況已經影響到機組出力及鍋爐燃燒安全。爐膛負壓頻繁出現(xiàn)波動，引風機出現(xiàn)7次搶風現(xiàn)象，已嚴重威脅到鍋爐安全運行。

2019年年底以來，按照方案常態(tài)化治理空預器堵塞問題，消除了空預器自重增加、爐膛負壓波動，引、送風機電流增大，引風機搶風、機組負荷受限等問題，同時與此前相比，單側升溫法在堵塞治理過程中未投運高壓沖洗水泵，每次直接降低高壓沖洗水泵耗電成本1500元，并且在后期無需再組織進行因空氣預熱器沖洗對廢水池的清淤工作，每月節(jié)省人工勞務費用約5萬元，單側升溫法處理空氣預熱器堵塞每年可直接節(jié)約資金70萬元左右。截至2020年9月份，爐膛負壓運行平穩(wěn)、未再發(fā)生引風機搶風等事件。為鍋爐安全、經濟長周期運行提供了堅實基礎。