600MW 鍋爐空氣預熱器積灰堵塞原因及防范策略研究

杜鵬

內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司 內蒙古 托克托 010206

一、設備規范

空氣預熱器是一種用于提高鍋爐的熱交換性能、降低能量消耗的設備。一般來說，鍋爐空氣預熱器可分為管式、回轉式和板式三種，目前較常采用的是回轉式預熱器。鍋爐空氣預熱器往往容易發生積灰堵塞問題，會對鍋爐穩定運行造成威脅。

本文以某工程項目中的II3型鍋爐為例。該鍋爐于2015年投入生產，2016年冬季出現輕微堵塞，2017年出現了多次積灰堵塞問題，嚴重影響了鍋爐的安全穩定運行。空氣預熱器為1600型，含硫量在1.5%以上，在投入使用后，能將進口風溫從0℃直接升高到20℃。暖風器設備的管徑為ф530×3mm，風溫為340℃，空氣預熱器進口風溫為20℃[1]。

二、積灰堵塞原因分析

1.煤質影響因素

燃用含硫量較高的煤種時，空氣預熱器會發生不同程度的沾污。在600MW鍋爐空氣預熱器應用過程中，鍋爐燃燒產生的煤灰具有嚴重的沾污性，其灰分整體粘附性較強。煤粉的細度為2%至4%，飛灰的粒徑較小，整體黏附性也較強。除此之外，整體應用煤的折算硫分含量較高，且水分也較大，煙氣的硫酸露點溫度在不斷升高，這就必然會增加積灰堵塞出現的概率。

通常，若是煤的折算硫分在0.2%以上，則屬于高硫分煤。在空氣預熱器堵塞的過程中，煤因發熱量降低，平均折算硫分是設計數值的2倍以上。此外，硫酸露點的實際溫度參數和煤折算硫分成正比，在出現堵塞問題后，溫度也會隨之上升[2]。正是因為受到硫酸濃度提高以及露點溫度升高的雙重因素影響，空氣預熱器的金屬元件會相繼出現腐蝕，這也會增加積灰堵塞的概率。

2.蒸汽吹灰壓力

原控制蒸汽吹灰器提升閥的實際壓力約為0.6MPa，但若是空氣預熱器的壓差增加，則會造成靜壓差效果不佳的問題，從而制約整體疏通效果，也會造成設備運行異常。

3.傳熱元件壁面溫度

與煙氣接觸的空氣預熱器的金屬元件壁溫若高于露點溫度，則低溫腐蝕導致的空氣預熱器堵灰一般不可能發生，否則反之。在對回轉式空氣預熱器進行分析時，也要對傳熱元件的壁溫進行判定，合理分析近似數值。也就是說，隨著機組負荷降低，排煙溫度下降，尤其是在冬季溫度較低的環境下，排煙溫度和空氣預熱器進口風溫隨之下降，這會導致整個空氣預熱器金屬壁出現溫度驟降的問題。另外，在鍋爐設計體系中，利用暖風器可提升空氣預熱器的進口風溫，保證傳熱元件的壁溫，維護綜合溫度。

4.風機設計進口風溫

在對600MW鍋爐空氣預熱器進行分析時，根據熱風再循環的熱力計算，風機設計進口風溫一般會控制在0℃，暖風器內混合后的空氣預熱器進口風溫則設定為20℃。因此，在冬季開啟熱風處理，整體負荷在600MW以下，在負荷數值降低后，差距也會隨之增大，暖風器風量不足，使得整體加熱能力也會受到影響[3]。

5.脫硝后造成氨逃逸因素

脫硝氨逃逸造成的NH4HSO4黏附在冷端壁面也是空氣預熱器堵塞的主要原因之一。一方面，由于煙氣量測量不準，造成原煙氣NOx總量不準，導致噴氨量過大。另一方面，因為機組投運時間增加，催化劑活性下降，當設備低負荷運行時，催化劑活性降低，脫硝效率下降，使得煙氣流場分布、噴氨量、NOx濃度分布不均等原因，導致氨逃逸不均勻。

三、積灰堵塞防范策略

針對600MW鍋爐空氣預熱器積灰問題，設備管理部門要結合實際情況分析堵塞成因，并提出優化策略，建立健全積灰堵塞防控機制，確保機組可以安全、經濟、穩定運行。

1.暖風器風管移位

為了有效提升600MW鍋爐空氣預熱器積灰的處理效果，應控制暖風器風量，實現風管管理效果的全面優化。也就是說，技術部門要對暖風器風管展開系統化移位改造工作，在一定程度上提高風量。

第一，通過移位改造試驗后，當負荷達到300MW后，整體環境溫度5℃，全開暖風器裝置門，以保證空氣預熱器進口風溫能有效滿足設計參數。在冬季進行設備應用管理時，技術部門要對環境予以控制，當溫度低于0℃，且整體負荷不足360MW時，需盡量減少總風門擋板的面積，提升熱風的風量參數應用效果。與此同時，也要關小風門擋板，確保試驗項目應用效果實現最優化，提升前后風壓差，一定程度上調整空氣預熱器進口的實際風溫參數[4]。

第二，相關人員要對冷端綜合溫度進行控制，優化觀察機制和探索性試驗體系，結合機組負荷參數確定具體的入爐煤含硫量。具體參數如下：（1）機組負荷在500MW以上，含硫量St,ar在1%以下的含量為145，含硫量St,ar在1%～2%的含量為148，含硫量St,ar在2%以上的含量為150，采取排煙溫度的三點平均值。（2）機組負荷在400MW～500MW，含硫量 St,ar在1%以下的含量為145，含硫量St,ar在1%～2%的含量為148，含硫量St,ar在2%以上的含量為150，采取排煙溫度的二點低的排煙溫度平均值。（3）機組負荷在400MW以下，含硫量在1%以下的含量為148，含硫量St,ar在1%～2%的含量為150，含硫量St,ar在2%以上的含量為152，采取最低點排煙溫度數值[5]。

第三，要結合實際需求完成搜索性試驗機制，制訂正常的空氣預熱器前后壓差控制數值。尤其是在壓差數值高于控制數值后，會出現不同程度上的積灰，此時需借助冷端空氣預熱器完成壓力管理，將壓力參數控制在適當的范圍內，對空氣預熱器冷端連續吹灰，直到其前后壓差達到正常值，然后才能進行常規化吹灰蒸汽壓力運行。

2.建立預警機制

為了有效提升600MW鍋爐空氣預熱器積灰防控效果，技術部門要結合實際需求建立含硫量預警機制，對體系中的入爐煤含硫量進行判定分析，從根本上解決冬季設備應用負荷運行問題，確保能集中解決空氣預熱器積灰堵塞問題[6]。

四、結語

600MW鍋爐空氣預熱器在使用過程中經常會發生積灰堵塞的問題，對此，技術部門要積極整合相關參數，完善具體流程，針對實際問題提出相應的防范策略。要合理管控進口風溫，建立具體的預警機制，避免積灰問題對設備正常運行造成影響。