吳 健

（國能（泉州）熱電有限公司，泉州 362804）

1 空預器堵塞問題分析

由于大部分火電廠采用選擇性催化還原（Selective Catalytic Reduction，SCR）脫硫技術，導致空氣預熱器中蓄熱元件多次遭受低溫腐蝕和粉塵堵塞，空氣預熱器的壓降變高。特別是空氣預熱器在高負荷2.6 kPa 以上時，會嚴重影響機組運行的經(jīng)濟性和安全性。一方面，空氣預熱器冷端的低溫會導致有毒物質(zhì)在機組正常工作時發(fā)生沉淀。另一方面，正常操作條件下，硫化物汽化溫度在147 ℃，如果通過空氣預熱器的煙氣溫度與硫化物在煙氣溫度相近，就會形成空預器冷區(qū)的蓄熱部分，而液態(tài)硫化物具有非常高的黏度，會將灰塵黏在煙氣中，導致空氣預熱器堵塞。此外，硫化氫的反應溫度在150 ～200 ℃，正是空氣預熱器的低溫范圍，導致空氣預熱器冷端部位的灰塵積聚，增大了空氣預熱器的壓差。

此外，不均勻的氨濃度降低了脫毒系統(tǒng)的脫毒性能。在氨過量的情況下，氨化物的泄漏速度會加快。這些泄漏的氨化物經(jīng)反應會產(chǎn)生硫酸氫鹽等黏性物質(zhì)，導致空氣預熱器堵塞和酸腐蝕。國內(nèi)尚未有統(tǒng)一的空氣預熱器吹掃系統(tǒng)標準，目前空氣預吹系統(tǒng)的空氣源主要來自后屏再熱器的輸出容器，其中蒸汽溫度由冷卻器控制。如果蒸汽吹掃壓力不穩(wěn)且越接近設定值，吹掃效果越弱。因此，當空氣預熱器的吹掃壓力過低時，不能清除空預器中積聚的灰塵。當吹掃系統(tǒng)發(fā)生故障時，吹掃效果不符合要求。另外，當粉塵蒸汽溫度不能用降壓冷卻閥調(diào)節(jié)而鍋爐空預器的過熱不能通過手動調(diào)節(jié)達到所需的范圍時會產(chǎn)生液體，削弱了吹掃作用。蒸汽閥門關閉不嚴格時，水蒸氣會流失到空氣預熱器中，造成空氣預熱器阻塞。燃煤的質(zhì)量會直接影響空氣預熱器的壓力差。燃煤灰直接影響鍋爐各受熱表面的磨損和排除速度。煤中的硫含量過高會增加硫氨化物的濃度，降低煙氣的凝點，導致空氣預熱器腐蝕。當煤的熱值過低時，煙氣消耗和煤耗增加，空氣加熱器的阻力也會增加。此外，部分電廠安裝SCR 不合理。由于采用高硫布局，反應器入口與原空氣預熱器煙氣側(cè)入口相連，水平進行催化反應，導致大量煙氣通過煤節(jié)器，并迅速轉(zhuǎn)向空氣加熱器，在內(nèi)部出現(xiàn)煙氣顆粒沉積，且灰塵周期性地排放到空氣預熱器的入口處，而不是均勻地通過空氣預熱器的波浪式熱交換器，大大增加了空氣預熱器堵塞的可能和堵塞程度[1]。

2 空預器堵塞改善分析

煙氣中含有SO3，會造成空預器的腐蝕和堵塞，同時排放后會對大氣環(huán)境會造成嚴重污染。目前，國內(nèi)火電廠正在積極尋找控制SO3含量的方法，希望從源頭控制SO3含量，從而有效減少空預器的堵塞。濕式靜電除塵技術和濕式脫硫塔可以有效去除煙氣中的SO3，但由于空預器位于整個裝置的下游，無法徹底解決空氣預熱器的腐蝕和堵塞問題。堿性吸附劑噴霧技術是將堿性吸附劑噴射成固體干粉或在煙道中與煙氣中的SO3反應以獲得硫酸鹽，然后由隨后的除塵設備除去。堿性吸附劑噴霧技術還可以從煙氣中去除HF、HCl 等酸性氣體。當堿性吸附劑以溶液的形式在高溫環(huán)境下排放到煙道中時，它會蒸發(fā)并迅速形成堿性顆粒。無論它們以何種形式進入煙道，它們之間的化學反應都是氣態(tài)和固態(tài)的兩相反應，但在溶液狀態(tài)下堿性吸附劑的去除效率高于固態(tài)干粉中的堿性吸附劑。堿性吸附劑的噴射位置通常在SCR 凈化裝置前端或SCR 凈化裝置后端，空預器前端。常用的堿性吸附劑有NaOH、Mg(OH)2、Ca(OH)2、Na2CO3等。在經(jīng)濟成本允許的情況下，應優(yōu)先選擇與SO3反應的堿性吸附劑形成氣體，所得氣體可以支撐堿性顆粒的多孔結(jié)構，增加比表面積，提高SO3的去除效率[2]。

3 火電廠空預器堵塞改善措施

3.1 加強空氣預熱器蒸汽吹灰

由于空氣預熱器存在堵塞問題，火電廠需要從各機組實際情況出發(fā)，因地制宜地應用防堵方法，如加強空氣預熱器吹灰，利用熱空氣循環(huán)、高壓水沖洗、熱解空氣預熱器等方式降低煙氣中的煙灰體積。針對空氣預熱器堵塞的各種原因，從優(yōu)化調(diào)節(jié)和維護2 個方面提出相關對策，希望可以提高機組運行效率，增加機組經(jīng)濟效益。

當發(fā)現(xiàn)鍋爐空預器內(nèi)的壓差增大時，操作人員應將左右兩側(cè)的排氣溫度輪流升高到150 ～160 ℃，以減少硫化氫銨的阻塞[3]。清理空氣預熱器是日常管理中的重要工作，可以有效防止發(fā)生堵塞。定期或密集吹掃可以有效減緩空氣預熱器堵塞的可能性。當空氣預熱器負荷下的工作壓力差接近設計上限時，空預器已存在輕微堵塞問題。這種情況下通過增加空預器的吹氣壓和頻率，可以在一定程度上緩解堵塞情況。但是，隨著使用時間的增加，灰塵在熱交換面中間移動，空預器的阻力不斷增加，不僅會損傷熱交換元件，加劇灰塵的污染，還會損壞熱交換元件的冷端，導致空預器泄漏。因此，必須在說明書的指導下使用空預器，避免長時間連續(xù)吹出灰塵。如果沒有明顯的蒸汽噴霧效應，應及時確定原因，注意現(xiàn)場檢查空預器，防止不良排水。如果換熱元件發(fā)生爆炸，應從爆炸次數(shù)、過壓蒸汽、排水不良、閥門內(nèi)部泄漏等方面尋找原因，并有針對性地進行處理，解決提升閥效率低下、排水管道結(jié)構不合理等問題[4]。為了達到空氣預熱器的預期吹掃效果，必須充分保證吹掃壓力、吹掃頻率、吹掃時間、吹掃溫度和吹掃蒸汽質(zhì)量。太高或太低的壓力都不能保證空氣預熱器的吹掃效果。操作人員應根據(jù)空氣預熱器的堵塞程度和吹掃所需的壓力范圍，確定合適的吹掃壓力。吹掃的頻率和時間取決于空氣預熱器的壓力差。粉塵處理應嚴格按照要求進行，必要時空氣預熱器可連續(xù)吹掃。如果空氣預熱器堵塞嚴重，可用高壓沖洗清除空氣預熱器換熱元件冷端的灰塵，且在沖洗后應立即回收蒸汽粉塵[2]。

3.2 熱風循環(huán)加熱

設置熱風循環(huán)加熱主要是為了防止冬季環(huán)境溫度下降時，空氣預熱器壓強因溫度失衡而無法正常工作?？諝忸A熱器堵塞問題日益突出，增加熱風循環(huán)裝置可顯著提高運行中冷端空氣入口的綜合溫度，從而有效控制空氣預熱器的堵塞情況。使用以風扇葉片為主的空氣調(diào)節(jié)裝置，在風扇入口處設置熱風循環(huán)，長時間使用會加重葉片的磨損。因此，有些火電廠采用加熱器加熱或熱風再循環(huán)結(jié)構，在出口處利用離風機解決風機葉片磨損問題。但是，由于進氣口空氣預熱器溫度會隨之升高，會導致鍋爐效率下降。以1 臺660 MW機組的實際工作為例，當進氣溫度提高到60 ℃、排氣溫度提高10 ℃時，供電用煤量將約增加1.6 g·h-1。這種方式不僅限制了空預器冷段部位金屬溫度的升高，還不能達到硫化氫的熱解和汽化溫度。因此，在實際運行中，這種方式雖然對改善冷端腐蝕和減緩壓差增大有一定作用，但是仍不能完全解決空預器堵塞問題[4]。對于空預器堵塞的機組，應盡可能暫停硫化氫銨的彈性排放，遵循每次停機時需要清洗的原則，嚴格遵守兩次清洗通風和干燥規(guī)定，至少預留24 h 可控制。此外，增加空預器的吹掃時間和頻率，以保證吹掃效果，及時更換催化劑，保證催化劑的正?；钚浴６ㄆ跈z查氨管溫度，如發(fā)現(xiàn)異常，應利用停機單元進行拆卸，以保證氨和硫化物的良好混合。同時，需要科學控制空預器的空氣泄漏速度，利用機組維修和停機有效控制空氣泄漏[3]。

3.3 空氣預熱器升溫汽化

少量的固態(tài)硫化物可以用加熱方式去除，但在低溫、中溫范圍難以去除硫化物。部分火電廠試圖提高煙氣溫度來改變空預器的工作溫度范圍。由于硫酸氫銨的產(chǎn)生區(qū)域可以向下移動，原硫酸氫銨區(qū)域頂部的硫酸氫銨蒸發(fā)，從而減緩空預器的阻塞。實際運行中，當機組負荷超過70%時，應通過降低風機的單向力，使排氣單向溫度升高到200 ℃以上，控制空預器單向排氣的升溫速度，防止空預器損壞。硫酸氫銨的熱解至少需要10 h，而大多數(shù)峰值組件不能長時間維持穩(wěn)定的負荷。根據(jù)硫酸氫銨熱分解特性分析，其熱分解溫度在345 ℃以上，真正蒸發(fā)的硫酸氫銨只占很小一部分，而中間溫度和冷端上部依舊會引起堵塞[4]。

3.4 高壓水沖洗

受節(jié)能政策影響，現(xiàn)階段熱電機組需要長時間低負荷運行。即使進行了改進且吹掃速率良好，空預器的壓強也可能上升到短時間內(nèi)無法工作的程度。因此，一些火電廠進行了在線清洗，根據(jù)摩擦力變化提供在線清洗，以減少吹掃阻力。實際運行中應在75%～90%的負荷段進行高壓水洗，以提高廢氣溫度，減少噴霧次數(shù)，降低泄漏速率，改善沖洗效果。沖洗除堵的效果顯著，但實際操作過程復雜而危險，無法保證沖洗后的效果，易造成元件開裂，不能經(jīng)常使用。如果沖洗幾天沒有明顯效果，說明堵塞情況嚴重，應盡快停機修理。停機進行自動水洗時，應結(jié)合各場地的實際灰塵水平確定清洗工藝。如果在平均溫度范圍內(nèi)有灰塵，則需要抽包清洗，以便完全去除熱交換元件中的灰塵。如果只有冷端存在，則考慮整體清洗。在停機時間方面，抽包清理時間更長，通常停機時間超過20 d。加熱部件充電后，應著重恢復和調(diào)節(jié)徑向間隙，以防由于間隙過大而在運行過程中增加壓差[4]。

3.5 控制氨逃逸量

在燃煤電廠的實際運行中，由于NOx不均勻，普遍存在氨含量過高和脫硝效率低的問題。將多余的氨排放到煙道的某些區(qū)域會導致氨泄漏增加，增加腐蝕和堵塞空預器的風險。因此，火電廠為消除煙道中氨化物濃度分布不均問題，通常對其進行噴涂操作。通過調(diào)節(jié)入口處氨分支上的閥門開口，氨濃度可根據(jù)煙道不同區(qū)域的需求量而變化。該方法可以有效減少氨的用量，提高脫氮效率。為確保裝置的脫硝效率并降低空氣預熱器堵塞的風險，火電廠必須定期對SCR裝置進行控氨測試。維護過程中必須加強對噴霧劑的檢測，以免由于噴霧劑的損壞而在其他區(qū)域過度噴灑氨?？刂瓢毙孤┑牧硪粋€措施是確保脫硝催化劑的活性。活性較低的催化劑不能保證NH3和氮氧化物的充分反應，因此必須加強對催化劑粉塵的吹掃，以保證催化劑表面的清潔，定期檢查催化劑的活性，及時更換因煙灰、重金屬等因素而失活的催化劑，以免過量的氨因催化劑的作用而失活。此外，低氮燃燒技術可以減少SCR 入口的NOx數(shù)量和氨含量，從而減少氨含量，緩解空預器堵塞的問題[5]。

4 結(jié)語

煙氣中所含有的雜質(zhì)會造成空預器的腐蝕和堵塞。目前，國內(nèi)火電廠正在積極尋找控制改善空預器堵塞的方法，希望從源頭解決堵塞問題，由此出現(xiàn)了一系列防堵技術。但是，由于尚未形成統(tǒng)一的標準，普適性方面依舊存在問題。相關技術人員應加大研究力度，不斷改善防堵技術的應用效果。