摘 要：针对空预器液态硫酸氢氨粘着、积灰堵塞导致空预器出入口差压增大的问题，通过减少空预器差压高侧一次风和二次风流量的方法提高空预器排烟温度至200℃左右，促使附着空预器中低温段的硫酸氢氨在高温下分解，最终达到降低空预器压差的效果。通过试验验证了该方法的理论可行性，并在多次试验中发现通过热解法来降低空预器差压是一种行之有效的手段，而且能降低机组停运概率，减少经济损失。
关键词：空预器；排烟温度；出入口差压；硫酸氢氨
1 概述
空气预热器[1]是火力发电厂中一项重要设备, 主要作用是利用锅炉尾部烟气热量来加热燃烧所需要空气的一种热交换装置，由于它工作在烟气温度最低的区域，回收了烟气热量，降低了排烟温度，减少了排烟热损失，因而提高了锅炉效率。同时由于燃烧空气温度的提高，有利于燃料着火和燃烧，减少了不完全燃烧损失。空预器差压是空预器运行中一项重要监视参数,空预器差压能反应空预器内部换热元件积灰、堵塞情况。若空预器差压偏大，会造成空预器出口一、二次风温降低，锅炉排烟温度升高，锅炉效率降低，由于空预器差压升高，烟气阻力增大，将会引起引风机电耗上升且容易引发引风机失速，严重时引风机、送风机、一次风机发生抢风现象或风机跳闸，机组RB动作，影响机组安全。
2 现状调查
彬长公司采用由上海锅炉厂空气预热器公司生产的型号为2-32.5-VI(50°)–2185 SMRC的容克式三分仓空气预热器。其传热元件是由呈波形的金属薄板和定位板相间叠置而成的传热面紧密的排列在篮子框架中而组成的。其传热原理是通过连续转动的转子，缓慢地载着传热元件旋转。传热元件从烟气侧的热烟气中吸收热量，通过转子的转动，把已加热传热元件中的热量不断地传递给空气侧进来的冷空气，从而加热空气。
脱硝系统采用氨气选择性催化还原方法，在进行环保超低排放改造后随着喷氨量增大和设备运行年限的增加，正常运行中空预器出入口差压较以往运行有明显的上升趋势，在满负荷工况下空预器出入口差压最高已升至2.1KPa，远高于设计要求满负荷不大于1.1KPa，排烟温度上升11度，引风机电流上升20A，对设备长周期安全稳定运行及公司的经济性造成很大影响。
3 原因分析
在机组运行现状调查中发现空预器液态硫酸氢氨粘着、积灰堵塞是空预器出入口差压增大的原因，而造成造成空预器积灰严重的必要原因有：
1.空预器吹灰效果不好
由于空预器吹灰器设计压力不能除去当前空预器中附着的硫酸氢铵,同时由于设备缺陷造成的假吹灰无法达到应有效果,使得空预器中吸附滞留的灰尘不能通过吹灰及时清理掉，导致空预器中积灰逐渐增多，造成空预器堵塞，致使烟气中更多的灰尘滞留在空预器中，严重阻碍烟气的流通，使空预器入口差压逐渐增大。
2.氨逃逸率超标
空预器发生堵灰是由硫酸氢氨和灰的混合附着在空预器受热面造成的，由于煤燃烧过程产生的烟气中含有硫化物等，由于喷入的炉内的氨气与烟气中的NOx不可能完全反应，形成氨逃逸。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆逃逸的氨和烟气中的水蒸气、SO3反应生成硫酸氢氨：
NH3 + SO3 + H2O→NH4HSO4
呈鼻涕状的液态硫酸氢氨附着在空预器换热元件表面，烟气中灰尘在流经空预器换热元件时，不断地被硫酸氢氨粘着，导致空预器内部堵塞，差压增大。
3.空预器冷端综合温度低
硫酸氢氨在150～200℃温度范围内为液态，低于150℃将处于固态形态，而液态的硫酸氢氨是一种呈鼻涕状的物质，具有极强的粘性。易沉积在空预器的换热元件表面上并吸附烟气中的飞灰物，加剧换热元件的堵灰。而空预器的中低温段正好在这一温度段形成了粘结性极强的融盐状的积灰。
在实际生产过程中，可以通过严格执行空预器吹灰定期工作，根据差压变化适当增加吹灰测试有效的预防空预器积灰严重；严格控制喷氨量，在保证环保参数要求的同时尽可能减少氨逃逸；以及在满足机组运行要求的前提下，尽可能提高空预器出口排烟温度[2]。
4措施分析
1.停机更换空预器的蓄热元件，彻底处理。但此种方法受电网负荷影响较大，需停运机组处理，检修工期长，备品备件耗费大，同时会影响机组发电量，处理成本太高。
2.采用在线高压水冲洗，冲洗水压力最高可达60MPa。此方法冲洗费用较高，冲洗方式控制不当会造成空预器蓄热原件冲损，冲洗不彻底还容易造成堵塞加剧，存在一定的安全风险，也不能彻底解决空预器堵塞问题。
3.通过热解法处理将硫酸氢铵气化来缓解空预器堵塞情况，从而降低空预器的差压。此方法仅需对空预器排烟温度进行调整控制，只要能采取有效措施保证附属系统设备运行安全即可，处理过程相对安全可靠，同时能够彻底清除空预器冷端区域硫酸氢氨沉积，解决空预器差压上升问题[3]。
前2种方法会影响设备使用寿命，处理成本太高，且经历一定时间的运行周期后均会失效，都不能彻底解决空预器堵塞的实际困扰。经过讨论后决定通过减少空预器差压高侧一次风和二次风流量的方法提高空预器排烟温度至200℃左右，促使附着空预器中低温段的硫酸氢氨在高温下分解，最终达到降低空预器压差的效果。
5试验过程
5.1降低空预器差压的机理
1、硫酸氢氨的气化温度为150℃～230℃，提高空预器冷端温度后硫酸氢氨由固态变为液态或气态，空预器堵塞现象将明显减；
2、空预器中低温段蓄热元件为表面喷涂搪瓷蓄热元件，可以耐受300℃以上的高温，故对空预器蓄热元件没有影响；
3、提高空预器排烟温度后，空预器热冷端温差变小，控制好空预器排烟温度温升率将可控制空预器蘑菇变形，避免由于空预器动静部分摩擦造成空预器卡涩。
5.2试验步骤
确认机组负荷减至315MW左右，开启送风机出口联络挡板，逐步关小送风机动叶，停运单侧送风机。就地手动关小待处理空预器出口热二次风挡板直至全关，控制每分钟待处理空预器排烟温度上升0.5℃左右，提高待处理侧空预器排烟温度至200℃，维持较长时间进行热解。
5.3试验结果
通过六次试验数据对比，在不同负荷、不同机组的试验中，空预器差压、排烟温度、空预器电流、引风机电流较试验前均由明显下降，达到了预期目标。
6结束语
空气预热器是火力发电厂的一个重要辅机设备，它能有效降低不完全热损失，更加利于炉内燃料燃烧；同时降低排烟热损失，提高锅炉效率。但是空预器的中硫酸氢氨液态的粘着、积灰堵塞严重影响了空预器的换热效率，增加了空预器中烟气流通阻力，增大了引风机、空预器的能耗，严重时直接威胁到机组的安全运行。通过对空预器差压升高原因的分析研究，以及多次试验分析得出运行中通过热解法来降低空预器差压是一种行之有效的手段，不但降低了空预器差压，而且最大程度的减少了机组停运造成的经济损失。
参考文献
[1] 李钢柱. 回转式空气预热器差压升高的原因分析及处理[J]. 低碳世界, 2015(20):295-296.
[2] 张国滨. 排烟温度对空气预热器压差影响的试验[J]. 华电技术(7期):58-59.
论文作者:薛涛
论文发表刊物:《中国电业》2019年20期
论文发表时间:2020/3/10
标签：硫酸论文; 烟气论文; 温度论文; 排烟论文; 元件论文; 机组论文; 预热器论文; 《中国电业》2019年20期论文;