基于溫升法空預器堵塞在線治理技術的研究與應用

文_陳紹龍 張磊 國家能源集團寶慶發電有限公司

1 設備概述

湖南某廠2×660 MW機組的鍋爐為DG 2070/25.4-Ⅱ9型國產超臨界參數復合變壓本生直流鍋爐，鍋爐本體一次中間再熱、單爐膛、尾部雙煙道結構，固態排渣，全鋼構架，全懸吊結構，平衡通風、露天布置、前后墻對沖燃燒方式、∏型布置，采用內置式啟動分離系統。鍋爐配備兩臺三分倉容克式空氣預熱器，型號為LAP13494/2500，以逆流方式運行的再生式熱交換器，其左右兩半部分分別為煙氣和空氣通道，空氣側又分為一次風通道和二次風通道。

脫硝系統采取選擇性催化還原（SCR）法，還原劑采用液氨，通過液氨與煙氣中的氮氧化物（NOX）進行反應，生成氮氣和水，來達到去除煙氣中NOX的目的。SCR反應器采用高灰布置（即反應器布置在鍋爐省煤器與空氣預熱器之間），每臺鍋爐布置2只SCR反應器，催化劑采用蜂窩式催化劑，3層布置。

2 空預器堵塞的原因分析及危害

2.1 空預器堵塞的原因分析

由于燃煤中含有一定的硫份，在燃煤燃燒過程中，燃料中的硫份會氧化生產SO3、SO2，同時在脫硝催化劑的（SCR）作用下，煙氣中的SO2進一步氧化生產SO3，增加了煙氣中的SO3濃度。高濃度的SO3一方面與空預器冷端凝結的水汽反應生產硫酸（H2SO4），并與空預器蓄熱元件的Fe發生，生產腐蝕垢化物導致積灰，造成空預器堵塞，但目前大部分空預器冷端蓄熱元件采用搪瓷原件，基本可以避免此類情況。另一方面與脫硝中未反應的NH3反應生成硫酸銨（AS）和硫酸氫銨（ABS），在通常運行情況下，AS為干態粉末狀物體，易于被吹灰器吹下，對空預器基本無影響，空預器的設計排煙溫度基本處于120～140℃，處于該溫度區間的ABS呈現為液態。而液態的ABS是一種粘性很強的物質，會在空預器蓄熱元件上聚集或以液滴的形式分散與煙氣中粘附飛灰，造成空預器的堵塞和腐蝕。空預器硫酸氫銨沉積物如圖1所示。

圖1 空預器硫酸氫銨沉積物

2.2 空預器堵塞的危害

①空預器堵塞與積灰，會導致空預器傳熱惡化，排煙溫度升高，鍋爐效率降低，機組煤耗上升。

②風、煙道的流動阻力大幅增加，從而增加風煙系統輔機電耗，同時一、二次風量和爐膛負壓會周期性的變化，影響燃燒穩定。

③改變了煙、風道的管道流動特性，易導致風機工作在不穩定區間，造成風機失速和喘振，影響機組運行安全。

④空預器堵塞與積灰，會加快空預器蓄熱元件的腐蝕，影響蓄熱元件的使用壽命。

3 空預器升溫吹灰處理方案

3.1 解決思路

一般情況下，ABS露點為147℃，當環境溫度達到此溫度的時，ABS以液態的形式在物體表面聚集或者以液滴的形式分散在煙氣中。而當溫度繼續升高至235℃以上時，ABS將由液態變為氣態，并伴隨氣流排出。空預器的排煙溫度基本為120～140℃，但空預器的蓄熱元件的溫度在由煙氣側旋轉至二次風側和一次風側，蓄熱元件的溫度是遠遠高于235℃的，處于該區間的ABS是一個不穩定狀態，通過一種針對蓄熱元件的吹灰器吹灰，可以使積灰脫落、ABS氣化，從而解決空預器堵塞的問題。

3.2 處理方案

根據溫升理論，該廠在冷一次風側設計了空預器防堵吹灰器，此吹灰器采用步進式方式，即每前進一段距離，吹灰器即停下吹灰，待設定時間到后再前進一段距離，再停下吹灰，直到走完行程，自動退出吹灰。其吹灰軌跡是一系列的同心圓。受實際條件限制，吹灰器槍管實際行程大約4500mm（吹灰器總行程由吹灰器進槍到位和退出到位兩個行程開關確定，兩個行程開關裝在梁兩端）。在就地控制柜有一個計步器和一個時間繼電器。計步器用于選擇吹灰器的停留次數。按照吹灰器槍管每次前進200mm來計算，計步器數字選擇22～23，時間繼電器比照空預器轉子按0.99轉/min設定，選擇60s，每圈螺旋線形吹掃覆蓋面有足夠的重疊量，以確保吹灰效果。吹灰器主要技術參數如表1所示。

表1 湖南某廠空預器防堵吹灰器主要技術參數

3.3 操作步驟

空預器煙氣側差壓常常可以用來反映空預器的堵塞情況，若空預器煙氣側偏高，則表示空預器堵塞較為嚴重，反之則反映空預器堵塞較輕。當機組滿負荷空預器壓差大于1.7kPa時，投入該吹灰器，機組在不同負荷下空預器壓差如圖2所示。

圖2 機組在不同負荷下空預器壓差

①檢查吹灰蒸汽壓力達到0.8MPa以上、吹灰蒸汽溫度180℃，在主機DCS吹灰界面選擇啟動冷一次風側吹灰器。

②由于該吹灰器耗氣量大，注意不得與主機吹灰（包括空預器原冷、熱段吹灰）同時進行。

③如果吹灰器在行進過程中發生卡澀或泄露等情況，可以先關閉進汽手動門，再用手動或電動方式退出吹灰器，防止吹損受熱面。吹灰器設有急停按鈕，緊急情況下可快速退出吹灰器。

④一個周期吹灰完畢后，吹灰器自動退出運行，可根據空預器差壓再次投入，空預器壓差小于1.5kPa時停止吹灰。

4 結語

空預器堵塞會大幅增加煙風道阻力和風機的能耗，嚴重影響機組運行的安全性和經濟性。湖南某廠基于溫升法在線處理技術，采用空預器自身蓄熱分解空預器冷端的ABS，并輔助以步進式吹灰器，實現連續吹灰，能有效防治空預器堵塞，不僅解決了機組運行安全的問題，而且可大幅降低機組能耗水平，取得了可觀的經濟效益。基于溫升法在線處理技術成本低、投入方便、運行簡單，為充分保障了空預器的安全可靠運行積累了寶貴的技術經驗，有較好的經濟效益和廣闊的市場前景。