1000MW机组脱硝系统空预器堵灰防治

1000MW机组脱硝系统空预器堵灰防治
摘要：随着国家环保要求的日益严格，火电厂相继加装了脱硝系统，空气预热
器堵塞问题也日益突出。

空预器堵灰会使设备压差增大，换热变差，锅炉排烟温
度升高，风机电耗增大。

堵灰严重时还会使锅炉被迫降负荷运行甚至不得不停炉
处理，严重影响了机组的安全经济运行。

从而对锅炉正常运行造成传热效率降低、运行风险增加、增加能耗等不利影响,对企业生产安全和生产效益十分不利。

为此,针对锅炉空预器积灰堵塞的原因进行分析并探讨科学的预防和解决策略是十分必
要的。

关键词：脱硝系统；空预器；堵灰；防治
前言
通过对锅炉空预器积灰及堵塞问题的原因进行梳理分析,提出了对应的防治和
解决办法,不仅消除了锅炉运行的风险隐患,同时也延长了设备寿命,为企业提质增
效目标的实现创建了积极条件。

1 空预器堵灰产生的危害
1)提高三大风机的电耗。

2)降低空预器的出口风温,提高排烟的温度。

增加一次风、二次风、烟气的压
力差,并且增加空预器的漏风,降低锅炉的效率。

3)如果空预器堵塞堵塞较为严重的时候,会限制机组的出力,从而使风机频频发
生强风、失速的情况。

4)提高三大风机的动静叶开度,降低风机失速余量,尤其是一次风机。

2 空预器堵灰原因分析
空预器堵灰的主要类型有三类：硫酸氢铵型、低温腐蚀型、积灰未有效清除型。

在SCR脱硝系统改造后，硫酸氢铵型堵灰已成为主要类型。

2.1 硫酸氢铵型堵灰
（1）硫酸氢铵形成原因。

硫酸氢铵型堵灰发生的直接原因是：三氧化硫和逃逸的氨气反应生成硫酸氢铵，而黏性的液态硫酸氢铵黏附在空预器换热原件上，
并黏附飞灰造成空预器堵塞。

硫酸氢氨生成的化学反应式如下：
2SO2+O2→2SO3
NH3+H2O+SO3→NH4HSO4
烟气中硫酸氢铵沉积区对应的烟气温度为147～230℃，此温度段硫酸氢铵呈
液态，黏性强，空预器工作的烟气温度区域包含了硫酸氢铵沉积区，随着烟温的
降低，硫酸氢铵区上移，会导致中温段换热元件下部堵灰。

（2）硫酸氢铵形成影响因素。

硫酸氢铵形成主要受到温度、氨逃逸、SO3浓
度等因素的影响。

①温度：硫酸氢铵的形成依赖于温度。

当烟气温度低于硫酸氢铵的初始形成
温度，硫酸氢铵就开始形成，当温度下降至低于硫酸氢铵的初始形成温度25度时，硫酸氢铵反应完成率高于95%。

在通常运行温度下，硫酸氢铵的露点为147℃，其以液体形式在物体表面聚
集或以液滴形式分散于烟气中。

140～230℃之间的温区位于空预器常规设计的冷
段层上方和中间层下方，由于硫酸氢铵在此温区为液态向固态转变阶段，具有极
强的吸附性，会造成大量灰分在空预器沉降，引起空预器堵塞及阻力上升，换热
效率下降。

②氨逃逸：硫酸氢铵生成中的氨主要来自于脱硝喷氨的氨逃逸，氨逃逸的根
本原因是SCR反应器内氮氧化物和氨气的不完全反应。

运行中氨逃逸大的原因有：喷氨量与烟气中氮氧化物浓度不匹配；低负荷时SCR入口烟温低，催化剂活性降低，未反应氨的比例增大；流场不均、催化剂部分堵灰失效，催化活性降低；表
计不准，导致运行控制偏差大，例如氨逃逸表计和SCR出口、入口氮氧化物表计
指示不准等。

③SO3浓度：在SCR催化剂的作用下，部分SO2转化为SO3，以及燃煤硫分高、运行氧量控制偏高等都会使烟气中的SO3浓度升高。

一般认为如果氨逃逸量
在2ppm以下将不会形成硫酸氢铵，然而事实上在足够高的SO3烟气浓度下即使
1ppm的氨逃逸量仍可形成硫酸氢铵。

2.2 低温腐蚀型型堵灰
吹灰蒸汽带水使得烟气中水蒸气含量增大，进而与烟气中SO3反应生成硫酸
蒸汽。

当烟气进入低温受热面后，由于烟气温度降低或者接触到温度较低的受热
面金属，温度低于硫酸蒸汽的露点时硫酸蒸汽就会凝结，从而使金属产生严重的
酸腐蚀，也就是低温腐蚀。

空预器低温腐蚀发生的最关键因素就是其受热面壁温
低于了硫酸蒸汽露点。

2.3 积灰未有效清除型堵灰
硫酸氢铵在空预器中的沉积是不可避免的，但可以采取措施减少其生成量，
减慢其发展速度，将堵灰程度控制在蒸汽吹灰可控范围内。

若空预器吹灰器可靠
性差，不能有效清除积灰，就会使空预器堵灰继续发展恶化。

常见的空预器吹灰
器异常有：吹灰压力波动、吹灰器疏水不畅、吹灰器异常中断和吹灰器漏气等。

3 1000MW锅炉空预器积灰堵塞的预防解决措施
技术设备改造:针对空预器的传热元件构造问题进行技术改造。

首先将空预器
的冷层热层元件进行材质替换,将原来传热性能较低的材料换成传热性能更优的材料,同时具有较好抗阻力性能,便于提高吹灰效率,为工作人员清洗传热元件创建有
利条件。

其次,空预器传热元件中的波形薄板之间距离进行优化计算,避免传热元
件结构通道过窄造成积灰和堵塞现象。

第三,优化空预器的吹灰系统。

蒸汽吹灰系
统采用冷端换热伸缩式高压冲洗装置,通过分布感应装置获取信息从而控制伸缩高
压冲洗装置的伸缩长度和频率,外部链接高压水泵,对水压和水量进行调控。

除了
在空预器传热元件周围设置吹灰装置以外,在烟气进出口位置、锅炉炉膛上部、烟
道流通区域内也设置安装吹灰装置,采取自动程序来控制吹灰量和吹灰位置。

为了
更充分地发挥出空预器吹灰装置的性能,对锅炉本体受热面吹灰装置以及预热器吹
灰装置的安装数量和安装位置进行优化。

其中锅炉本体受热面吹灰装置共设置60只,均匀分布在炉膛周围；烟道对流通道吹灰装置共设置40只,均为可伸缩式吹灰
装置,分布在炉膛与烟道连接位置以及烟道内部；空预器烟气入口和烟气出口位置
设置吹灰装置2只,均为可伸缩式吹灰装置。

为了避免锅炉预热器元件发生腐蚀,
引发更严重的积灰,锅炉内的蒸汽从分隔板另一方的箱体出口排出,预热器的蒸汽
从过热器箱体出口排出。

锅炉炉膛及空预器的所有吹灰装置采取自动程序控制方
式运行。

实际生产中,采取吹灰装置轮流运行的方式,便于应对紧急状况,便于检查
清洗,延长吹灰器使用寿命。

严格控制入炉煤质:入炉煤质应进行严格检验,根据锅
炉生产工艺的煤质要求进行入炉煤含硫量的控制,通常情况下,入炉煤含硫量不超
过1%。

采取严格的监控报警机制,一旦出现超标煤入炉,自动发出警报,提示工作人
员采取措施。

控制吹灰蒸汽压力,增加吹灰频率。

吹灰蒸汽压力应满足一定的条件,保障每次吹灰效率。

根据锅炉燃烧情况以及空预器传热元件的积灰情况制定吹灰
的频率。

每两次吹灰作业之间,工作人员注意观察烟气流通过程中的阻力大小及变
化情况,灵活调整吹灰作业频率。

在锅炉重新运行时应同时启动吹灰装置,稳定运行后再根据运行负荷调整吹灰间隔时间。

设计观察孔,安装观察灯:由于锅炉及空预器的吹灰装置数量较多,而且容易积灰,为了方便工作人员进行查看,在空预器传热冷层一端设置观察孔,通过观察孔可以从外部观看到空预器传热元件表面是否积灰严重,还能观察到空预器元件是否着火。

在空预器冷层一端设置安装观察灯,方便工作人员清楚检查传热元件表面积灰、堵塞情况,提高锅炉空预器检修维护工作效率。

4 结语
相应环保法律规定对于氨氧化物的排放要求不断严格,包括火电厂烟气脱硝。

火力发电厂属于氨氧化物的排放主要部分,所以就要使用脱硝技术,严格氨氧化物的排放标准。

在脱硝技术广泛使用的过程中,会遇到多种问题,要求工作人员总结经验,对症解决问题,从而使机组运行的经济性及安全性得到保证。

参考文献:
[1]冀少锋.浅谈630MW超临界机组烟气脱硝技术及系统投入运行后空预器堵灰问题[J].中国机械,2015(1):88-90.
[2]程彦林.630MW超临界锅炉脱硝系统优化运行分析[J].发电与空
调,2016,37(4):14-20.。