利用升溫法處理空預(yù)器堵塞的探索與實(shí)踐

崔炎召 張海金

摘要：隨著國(guó)家環(huán)保管控措施的不斷升級(jí)，燃煤發(fā)電機(jī)組超低排放改造煙氣中NOx排放濃度由200mg/m3降至50mg/m3，空氣預(yù)熱器堵塞現(xiàn)象日趨突顯，重影響了鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為保障發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，通過(guò)實(shí)踐和摸索，利用升溫法成功使空氣預(yù)熱器堵塞狀況得到控制，本文將升溫法的操作要點(diǎn)及消除空氣預(yù)熱器堵塞的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，便于更好的維護(hù)空氣預(yù)熱器正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：空氣預(yù)熱器;單側(cè)升溫;差壓;控制

前言

某廠1、2號(hào)機(jī)組鍋爐均為東方鍋爐廠生產(chǎn)的300MW亞臨界W火焰鍋爐，型號(hào)為DG1025/17.4-Ⅱ14，每臺(tái)鍋爐配置兩臺(tái)型號(hào)LAP10320型三分倉(cāng)容克式空氣預(yù)器，根據(jù)美國(guó)ABB-CE預(yù)熱器公司技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，立式布置，轉(zhuǎn)子直徑為10320mm，2016年完成超低排放改造，脫硝采用SCR工藝，其中蓄熱元件冷、熱端高度均為1000mm。冷端搪瓷換熱元件采用“干法”靜電噴鍍搪瓷工藝。搪瓷蓄熱元件基材采用進(jìn)口脫碳鋼（C%≤0.004%），基材厚度0.75mm。其余熱段蓄熱元件為碳鋼。

隨著國(guó)家環(huán)保管控措施的不斷升級(jí)，燃煤發(fā)電機(jī)組超低排放改造煙氣中NOX排放濃度由200mg/m3降至當(dāng)前的50mg/m3，空預(yù)預(yù)熱器堵塞現(xiàn)象日趨突顯，嚴(yán)重影響了鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為保障發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，通過(guò)實(shí)踐和摸索，利用升溫法成功使空氣預(yù)熱器堵塞狀況得到控制，本文將升溫法的操作要點(diǎn)及消除空氣預(yù)熱器堵塞的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，便于更好的維護(hù)空氣預(yù)熱器正常運(yùn)行。

1 空氣預(yù)熱器堵塞的原因

某廠#1、2機(jī)組鍋爐均為東方鍋爐廠生產(chǎn)的300MW亞臨界W火焰鍋爐，均采用SCR脫硝工藝，通過(guò)還原劑氨（NH3）達(dá)到除去煙氣中NOx。在反應(yīng)過(guò)程中，氨氣可以選擇性的和NOx反應(yīng)生成氮?dú)夂退?，氨氣與NOx不可能完全混合反應(yīng)，因此氨氣逃逸無(wú)法避免。逃逸的氨氣與煙氣中的三氧化硫反應(yīng)生成硫酸氫銨，在煙氣溫度下降時(shí)凝結(jié)并附著在蓄熱元件上，造成空氣預(yù)熱器堵塞。硫酸氫銨的形成可用反應(yīng)方程式表示為：NH3+SO3+H2O==NH4HSO3。NH4HSO4是一種高粘性液態(tài)物質(zhì)，易冷凝沉積在空氣預(yù)熱器蓄熱元件表面，粘附煙氣中的飛灰顆粒，堵塞蓄熱元件通道，減小空氣預(yù)熱器內(nèi)流通截面，從而導(dǎo)致空氣預(yù)熱器阻力增加，換熱元件效率降低等問(wèn)題，直接威脅鍋爐的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2 空氣預(yù)熱器堵塞的危害

空氣預(yù)熱器堵塞后，對(duì)鍋爐運(yùn)行的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生不利影響，主要體現(xiàn)在以下方面：

2.1 空氣預(yù)熱器因結(jié)垢致使通流面積減小，從而引起阻力增大，在低負(fù)荷、低煙氣量時(shí)引風(fēng)機(jī)發(fā)生搶風(fēng)現(xiàn)象，造成爐膛負(fù)壓波動(dòng)幅度大，鍋爐運(yùn)行安全系數(shù)下降。

2.2 由于鍋爐尾部采取雙煙道結(jié)構(gòu)布置，兩側(cè)空氣預(yù)熱器堵塞程度不均勻，引發(fā)一、二次風(fēng)壓和爐膛負(fù)壓周期性波動(dòng)，兩側(cè)排煙溫度偏差大導(dǎo)致低溫側(cè)空氣預(yù)熱器堵塞越來(lái)越嚴(yán)重。

2.3 空氣預(yù)熱器堵塞導(dǎo)致風(fēng)煙系統(tǒng)阻力增大、耗電量增加，引風(fēng)機(jī)出力無(wú)法滿足機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行的需要，造成機(jī)組限負(fù)荷運(yùn)行。

2.4 空氣預(yù)熱器堵塞后，通流面積減小，送風(fēng)不足，高負(fù)荷工況下引起缺氧燃燒，并且加劇爐膛負(fù)壓波動(dòng)趨勢(shì)。

2.5 空氣預(yù)熱器堵塞造成運(yùn)行阻力增加，蓄熱元件效率降低，一、二次風(fēng)溫低，限制制粉系統(tǒng)出力，最終可造成機(jī)組被迫停運(yùn)。

3 空氣預(yù)熱器堵塞的常規(guī)處理方法

處理空氣預(yù)熱器堵塞的方法常規(guī)有投運(yùn)空氣預(yù)熱器連續(xù)吹灰、高壓水沖洗、停爐清洗等方法，從處理效果和經(jīng)濟(jì)性的角度分析各有利弊，分析如下：

3.1 投運(yùn)空氣預(yù)熱器連續(xù)吹灰：連續(xù)吹灰只能用在空氣預(yù)熱器堵塞初期或者有堵塞跡象時(shí)，一旦空氣預(yù)熱器發(fā)生堵塞，空氣預(yù)熱器連續(xù)吹灰便沒(méi)有效果;同時(shí)長(zhǎng)期的連續(xù)吹灰加劇了空氣預(yù)熱器蓄熱元件迎風(fēng)面的磨損程度，降低了空氣預(yù)熱器蓄熱元件的使用壽命。

3.2 機(jī)組運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)空氣預(yù)熱器高壓水泵進(jìn)行水沖洗，沖洗壓力為17～20 MPa，每次連續(xù)沖洗不低于30h，高壓水沖洗極易造成冷端蓄熱原件發(fā)生變形，同時(shí)產(chǎn)生大量清污費(fèi)用，高壓水沖洗雖有效果但不能徹底消除堵塞，空氣預(yù)熱器連續(xù)運(yùn)行周期短，同時(shí)導(dǎo)致布袋除塵器黏結(jié)嚴(yán)重。

3.3機(jī)組停爐進(jìn)行處理。受發(fā)電量及機(jī)組非停制約，成本巨大，并且空氣預(yù)熱器再次堵塞依舊無(wú)法處理。

4 升溫法可行性分析

為提高處理空氣預(yù)熱器堵塞的效果和經(jīng)濟(jì)性，利用硫酸氫銨的特性，使用升溫法消除空氣預(yù)熱器堵塞，可行性分析如下：

4.1 硫酸氫銨的汽化溫度為150～230℃，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行反應(yīng)釜升溫試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明硫酸氫銨在此溫度范圍內(nèi)由固態(tài)全部轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，在爐膛負(fù)壓下將其抽出爐膛，空氣預(yù)熱器堵塞可得到治理。

4.2 布袋除塵器入口煙溫上限值為160℃，經(jīng)過(guò)對(duì)空預(yù)器后煙溫采取降溫、冷卻措施，在確保濾袋壽命的前提下盡可能的提高空氣預(yù)熱器出口溫度，可以實(shí)現(xiàn)硫酸氫銨汽化的條件。

4.3 空氣預(yù)熱器蓄熱元件材質(zhì)為碳硅鋼，變形溫度為440℃，因此空氣預(yù)熱器本體升溫后對(duì)蓄熱元件使用性能無(wú)影響。

經(jīng)過(guò)分析，在空氣預(yù)熱器運(yùn)行中利用降風(fēng)量、升煙溫的方法處理堵塞是可行的。

5 升溫法的實(shí)踐

根據(jù)硫酸氫銨的物理特性及可行性分析，結(jié)合設(shè)備特點(diǎn)，分別針對(duì)鍋爐高負(fù)荷運(yùn)行工況及低負(fù)荷運(yùn)行工況，制定單側(cè)升溫處理空氣預(yù)熱器堵塞操作措施如下：

5.1 機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行中利用升溫法處理空氣預(yù)熱器堵塞的實(shí)踐

5.1.1 機(jī)組出力保持在250MW以上;

5.1.2開(kāi)啟堵塞側(cè)空氣預(yù)熱器出口煙道臨時(shí)人孔冷卻;

5.1.3空氣預(yù)熱器堵塞側(cè)送風(fēng)機(jī)出力降至30-35A，另一側(cè)送風(fēng)機(jī)出力保持55-60A之間運(yùn)行，單側(cè)氧量保持2.0%以上;

5.1.4 堵塞側(cè)除塵器入口溫度不得超過(guò)160℃，除塵器出口溫度不得超過(guò)150℃;

5.1.5 空氣預(yù)熱器連續(xù)吹灰方式按照下層連續(xù)吹灰3次，上層吹灰1次進(jìn)行，吹灰壓力保持1.1MPa;

5.1.6 爐膛負(fù)壓保持-30～-50pa，同時(shí)保持堵塞側(cè)引風(fēng)機(jī)電流較對(duì)側(cè)高3-5A運(yùn)行;

5.1.7 單側(cè)升溫期間，加強(qiáng)對(duì)風(fēng)煙系統(tǒng)、空氣預(yù)熱器運(yùn)行工況的檢查（包括空氣預(yù)熱器就地有、無(wú)摩擦聲及電流變化趨勢(shì)），特別注意該側(cè)引風(fēng)機(jī)軸承溫度變化趨勢(shì)。

6 升溫法的效果

自2019年底以來(lái)，按照上述方案常態(tài)化實(shí)施，空預(yù)器堵塞問(wèn)題等得到了很好的解決，同時(shí)消除了鍋爐爐膛負(fù)壓波動(dòng)、引、送風(fēng)機(jī)電流增大，引風(fēng)機(jī)搶風(fēng)、機(jī)組負(fù)荷受限等一系列問(wèn)題，與此前相比，處理過(guò)程中無(wú)需投運(yùn)高壓沖洗水泵，有效延長(zhǎng)了蓄熱元件壽命，減少勞務(wù)成本投入，機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行得到有效保障。

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