660MW燃煤鍋爐空預器堵塞原因分析及解決方法探討

王有利

摘? ?要：本文以我廠660MW燃煤汽輪發電機組為例，對該機組中空預器堵塞問題的產生原因進行分析，主要受傳熱元件、運行環境、脫硝系統、機組維修等因素影響，并提出針對性的解決對策，最后通過檢測實驗檢測應用效果。結果表明，送風、引風和一次性風機等設備的電量消耗有所降低，空預器的運行安全與經濟性得到顯著提升。

關鍵詞：燃煤鍋爐? 空預器? 堵塞原因? 解決方法

在燃煤鍋爐長期運行下，很容易出現積灰、結垢等情況，使鍋爐空預器發生堵塞，對正常生產運行起到負面影響。在機組運行中，空預器很可能受到傳熱元件、運行環境、脫硝系統等多種因素影響造成堵塞，應通過工藝升級、調整脫硝系統、科學引入送風機再循環等方式進行預防和解決，提高機組工作效率。

1? 問題產生

我廠共計安裝2臺660MW燃煤汽輪發電機組，每臺鍋爐配備兩臺空氣預熱器，型號為31.5VNT2300，傳熱面積為55698m2。煙氣入/出口流量2432.6/2552.9t/h，頂部、底部扇形板，軸向弧形板均固定不可調，材料方面與煙氣脫硝工藝要求相符合。在機組額定負荷下，空預器設計差壓為1.2kPa。自4臺機組投入運行后，陸續出現不同程度的空預器堵塞情況。在機組檢修過程中，對蓄熱元件進行高壓沖洗，空預器差壓持續上升，達到2.5kPa，爐膛壓力浮動范圍達到-550—+350Pa，引風機的電流增加20A左右，送風機電流增加5A左右，對機組運行安全帶來極大威脅，不利于經濟性的提升。將空預器拆解后發現，冷端與中間層附近的蓄熱元件出現嚴重的結垢現象，冷端結垢高度為300mm左右，大多與飛灰粘連，通過高壓沖洗可解決，剩余部位均為積灰，容易清理[1]。

我廠采用改進型低NOX燃燒器，自脫銷投運以來，空預器差壓增大，高負荷時，部分機組空預器差壓達到2.8kPa以上，提高空預器吹灰壓力，投入空預器連續吹灰效果仍不明顯。

2? 原因分析

2.1 傳熱元件所致

在空預器構造中，由金屬薄板擔任傳熱元件，通常在框架中緊密排列，該公司引入設備的框架為三層分布，即冷端層、中間層與熱端層，由于工質通道較窄，排列較為緊密，很容易出現積灰情況使通道受阻，使排煙空氣流動阻力增加，影響傳熱件的應用效果，不利于機組的順利運行。與熱端元件相比，冷端積灰現象十分明顯，可采取旁移式冷端原件更換工作，將冷端原件取出，對熱元件進行徹底清洗;如若冷端原件鋼板厚度發生改變，例如變為原本的1/3，此時便應翻轉框架，延長原件的使用壽命。

2.2 脫硝系統所致

在脫硝系統投入運行后，如若入口處煙溫控制不合理、調整不及時、氨逃逸率控制不當等，很容易在冷端蓄熱元件的位置產生NH4HSO4，導致堵塞現象發生。我公司采用三層催化劑，將氮氧化物含量控制在50mg/m3以下。為了控制氮氧化物的排放量，公司將排放標準設置為40mg/m3，這將需要投入更多氨量的支持，同時也使氨逃逸率隨之提升，冷端環境變得更加復雜，很可能導致NH4HSO4的增加。當運行溫度較低時，鍋爐排煙溫度較低，冷端蓄熱元件很容易出現NH4HSO4，增加設備堵塞概率。

2.3 機組維修不當

在機組維修過程中，通常只是簡單地利用高壓沖水系統對蓄熱元件進行沖洗，未進行拆解后徹底清理。雖然高壓沖水時將壓力調整到50MPa，但因蓄熱元件與工作面之間的縫隙較小，不易被沖透。此外，由于沖洗壓力較高，一旦操作不當，很容易導致蓄熱元件被損壞，受損碎片無法及時清理，很容易對空預器造成二次傷害，堵塞問題更加嚴峻。

3? 解決措施

3.1 優化工藝設計

加強對空預器冷熱段元件的材料選用，優先選擇傳熱性強、不易積灰、阻力性強、易清洗、剛度良好的材料;合理設計冷端換熱原件高度，以免空預器內部硫酸氫銨出現堵塞;通常情況下，熱端換熱原件利用蒸汽吹灰器，冷端采用半伸縮式高壓沖洗裝置，可采用DCS吹灰裝置，其具有半伸縮性能，可就地控制高壓水泵;根據鍋爐鋼架實際情況，合理設計吹灰器的角度，以免出現沖突;大多情況下，將吹灰器設置在爐膛的上部與其他部分，在預熱器煙氣傳輸位置帶有伸縮吹灰器，由專用程序對吹灰器的運行進行控制。

3.2 控制吸收塔入口煙溫

確保堵塞側空預器對應側低溫省煤器全程投運，確保低省增壓泵最大出力運行，適當提高凝結水壓力，從而降低吸收塔入口煙溫，以免因煙溫過高，對脫硫吸收塔、除塵設備安全構成威脅;當煙溫過高時，自動開啟噴淋器，防止凈煙氣溫度高保護動作鍋爐MFT。

3.3 調整脫硝系統

在設備運行過程中，應及時對脫硝出口的氮氧化物含量進行調整，有效減少氨用量。同時，在符合國家對此方面規定的情況下，最大限度提高煙氣中氮氧化物排放濃度，減少氨氣用量，進而降低氨逃逸率。同時，結合脫硝催化劑的使用時間，及時促進催化劑再生，提高其活性。在鍋爐運行中，確保排煙溫度超過110℃，同時還要保障冷端綜合溫度超過對應硫份的規定溫度值，可采用熱風再循環裝置對排煙溫度進行控制[3]。

3.4 有效修護機組

在對機組進行維修時，不但可對空預器進行高壓沖洗，還應對設備內部碎片進行清理，在必要的情況下，還應對設備內部的蓄熱元件進行徹底拆解處理，對于受損或者結垢的蓄熱元件進行更換，確保在機組啟動之前開展風壓實驗，使空預器前后壓差不超過1.2kPa。

3.5 提高空預器出口煙溫降低差壓

可通過緩慢降低堵塞側空預器對應送風機出力，同時開啟送風再循環，開啟對應脫銷旁路煙氣擋板，控制脫銷入口煙氣溫度不超過催化劑失效溫度400℃，使堵塞側空預器出口煙溫達到180℃使生成的NH4HSO4分解掉，改善空預器堵塞問題。

3.6 空氣預熱器防堵改造項目

在防堵灰分倉內通入一定量的高溫熱一次風，通過高溫、高流速的熱一次風將蓄熱元件上沉積下來的灰通過熱二次風帶入爐膛。當一次風機出力不足或空預器沒有堵灰跡象時，防堵灰分倉內可旁路通入冷二次風，恢復原有的系統結構。

4? 運行效果

通過實際運行可知，采取上述防護和處理措施后，空預器的運行效果得以提升，在2019年1月至3月期間開展三次檢測工作，主要針對A和B兩個空預器進行檢驗，由檢驗結果可知：送風、引風和一次風機等設備的電量消耗有所降低，空預器差壓已由高負荷下2.7kPa降至2.2kPa，效果顯著，尤其使用提高堵塞側空預器出口煙溫措施反應迅速。上述措施的應用有效提高空預器的運行安全，為企業帶來更加可觀的經濟效益。

5? 結語

綜上所述，在當前燃煤鍋爐運行中，堵塞與腐蝕問題十分普遍，應及時采取科學有效的預防和處理方法，通過優化工藝設計進行防堵改造、提高堵塞側空預器出口煙溫分解NH4HSO4、調整脫硝系統等方式，使空預器堵塞與腐蝕等問題得到有效解決，提高機組運行效益與安全。

參考文獻

[1] 鄔東立，王潔，張國鑫.660MWSCR脫硝機組空預器堵塞原因分析及對策[J].浙江電力，2018（3）：50-54.

[2] 馬大衛，黃齊順，查智明，等.燃煤電廠空預器結垢成因分析及處理措施[J].電力科技與環保，2017（2）：60-63.

[3] 吳畏.600MW鍋爐空預器積灰堵塞原因探討[J].設備管理與維修，2018（15）：54-56.