空预器堵塞影响及防治措施浅析

空预器堵塞影响及防治措施浅析

李鹏辉,祁博武

（华电电力科学研究院有限公司  陕西西安  710000）

摘要：当下燃煤机组调峰负荷普遍降至30%以下，空预器堵塞情况将更加严重。本文着重分析了空预器堵塞后对机组运行造成的影响，整理了目前针对空预器堵塞问题所采取的运行调整措施和技术改造方法，以供借鉴。

关键词：调峰；空预器堵塞；措施

0  引言

随着新能源装机容量不断提高，燃煤机组将长期扮演调峰的角色，并且要逐步、深入挖掘机组的深度调峰能力，普遍降低至30%以下，在这样的背景下，空预器堵塞情况势必更加严重，将是制约机组安全、经济运行的重点问题。而该问题不单单是空预器这一个设备的异常现象，而是涉及锅炉低氮燃烧、脱硝系统状态、入炉煤品质、空预器运行情况等综合性问题。本文就空预器堵塞问题对机组运行造成的影响进行论述，并提出一些治理思路以供借鉴。

1空预器堵塞对机组的影响

空预器堵塞问题主要是由于增加SCR脱硝系统后，逃逸的氨与三氧化硫反应生成硫酸氢铵[1-2]，在空预器冷端液化后与飞灰粘结，形成固体混合物附着在回转式空预器金属换热元件表面，堵塞蓄热原件，造成阻力升高，给风机设备、燃烧系统带来严重问题。

1.1 引风机出力受限

空预器堵塞后，烟气系统的阻力将有所增加，空预器烟气侧的阻力正常状态时一般在1.2kPa以下，堵塞严重程度不同，阻力的增加量不同，根据调研情况来看，大多数堵塞的空预器阻力在3.0kPa以下，异常严重的空预器阻力达到了4.0kPa。空预器阻力的上升直接影响到引风机出力，目前大型火力发电厂引风机一般采用为轴流式引风机，压头设计裕量一般不宜低于20%，但从目前现状来看，因空预器堵塞造成引风机压头到限而处于不稳定工作区，多次发生引风机失速造成机组降出力、停机事件，说明空预器阻力的上升程度已基本消耗掉引风机设计裕量，为避免发生不安全事件，部分发电企业被迫限负荷运行，防止引风机发生失速现象，因此严重影响到机组安全、经济运行。在实际生产中往往出现这一情况，冬季因综合冷端温度较低使空预器易发生堵塞，而到了夏季因环境温度高而易发生引风机失速的现象，故在运行中应在冬季加强暖风器的投入，在夏季应制定防止引风机失速的相关措施。

1.2 风烟压力周期波动

大型火力发电机组基本采用回转式空气预热器，空预器局部堵塞后，当旋转至一次风侧通道时，通风阻力增加，一次风压力下降，当旋转至未堵塞区域时，通风阻力下降，一次风压力恢复，因此一次风压力随空预器旋转周期性波动，形成有周期规律的波峰波谷，如某台机组波峰时一次风压力为8.5kPa，而波谷时一次风压力降低至5.3kPa，这样进入磨煤机的风量也容易出现周期性降低，进入燃烧器的风粉混合物量也受到同样的影响，炉内发生间歇性少粉，对炉内燃烧非常不利，使炉膛压力发生强烈波动，引风机自动调整频繁，给机组带来严重的安全风险。如某660MW机组烟气系统采用单系列布置，空预器堵塞后炉膛压力呈现±1000Pa的剧烈波动，当堵塞位置转至一次风通道时，甚至将膨胀节崩裂，严重影响机组安全运行。由于二次风侧通道和烟气侧通道面积比一次风侧大，该现象的影响程度较小，上述案例为单系列空预器，而布置双空预器的机组，局部堵塞对于一次风母管的压力波动影响要小于单系列空预器。

2防治措施

目前众多学者对空预器堵塞问题研究的比较全面，造成空预器堵塞的关键要素是氨逃逸、三氧化硫和生成环境，因此空预器防堵的治理方向基本也是从这三点出发进行探索和发展[3-5]。

2.1 运行调整

从运行方面考虑，首先从源头控制。一是在锅炉燃烧侧使用好低氮燃烧，尽量减少氮氧化物生成量，进而减少喷氨量；二是定期开展喷氨优化调整，合理控制各反应区间的喷氨量，避免出现“过喷”或“欠喷”；三是合理控制氮氧化物排放浓度，部分发电企业也已不只为了达到环保排放的要求，还要保证设备的可靠性，故将氮氧化物排放浓度一般控制在40~45mg/m3之间，使两者均能兼顾。其次是对硫酸氢氨的沉积控制，一是根据燃煤硫分，控制合理的综合冷端温度，减少硫酸氢氨沉积量；二是控制合理的吹灰器压力，吹灰器压力过高容易吹损蓄热原件，使碎片卡在通道内，另外还应确保吹灰器蒸汽过热度，防止蒸汽带水；三是定期采用空预器升温的方法，升华部分沉积的硫酸氢氨固体，当气态硫酸氢氨伴随烟气流经空预器冷端时，配合吹灰器进行吹扫，使用该方法应注意升温界限、速率，升温速度过快容易发生空预器电流波动，还应该兼顾除尘器和吸收塔对烟气温度要求。

2.2 防堵改造

针对空预器堵塞也有多种改造路线，其核心也是控制上述的三个要点，列举几类使用较多的技术路线，一是进行精准喷氨改造，通过多点精准喷氨的技术，应用先进的智能算法提高控制精度。二是空预器三段改两端，当流体通过蓄热原件层与层的分界处时，烟气扰动有利于硫酸氢氨沉积物的形成，改为两段后能减少硫酸氢氨在中间层的沉积；三是蓄热原件采用大波浪闭式通道板型，

从吹灰效果的角度来看，闭式换热元件的吹灰效果要比开式换热元件的吹灰效果好，吹灰介质的能量能够有效的集中在某个通道内，而不会扩散到相邻通道内；四是提升暖风器容量，通过增加暖风器的出力而提高空预器的进风温度，提高综合冷端温度，在冬季时期投入使用效果良好；五是空预器分仓热风循环技术，其目的也是为了提高空预器蓄热原件到最冷端位置时进行热风加热，缓解硫酸氢氨的沉积趋势，该技术路线对于风机的可靠性有一定要求。以上防堵改造技术路线均在多个电厂进行实施，主要还是以控制氨逃逸这一源头、缓解或清理硫酸氢氨的方式进行防堵控制，各发电企业还应结合生产实际，选择合适的技术路线进行防堵改造。

3  结论及建议

空预器堵塞后改变了烟风系统的阻力，影响关键设备的运行状态，给机组安全、经济运行带来较大的影响。完全消除硫酸氢氨在空预器的沉积尚难以实现，因此在空预器防堵治理上还应从主动和被动两个方面共同治理，以维持空预器阻力长期在正常范围内的动态平衡。

[参考文献]

[1]  马双忱，金鑫，孙云雪，等.SCR烟气脱硝过程硫酸氢铵的生成机理与控制[J].热力发电，2010,39（8）：12~17.

[2]  马双忱，郭蒙，宋卉卉，等.选择性催化还原工艺中硫酸氢铵形成机理及影响因素[J].热力发电，2014,43（2）：75~78.

[3]  钟礼金，宋玉宝.锅炉SCR烟气脱硝空气预热器堵塞原因及其解决措施[J].热力发电，2012,41（8）：45~47.

[4]  邬东立，王洁，张国鑫，等.660MW SCR脱硝机组空预器堵塞原因分析及对策 [J].浙江电力，2014,3：46~49.

[5]  陈明，王登香，张济显.脱硝系统氨逃逸率大对空预器的影响及防治措施[J].华东电力，2014,42（6）：1268~1269.