超临界CFB锅炉管式空预器低温结露积灰治理技术探讨

张全生 张红霞

摘  要：近几年，超临界循环流化床锅炉技术在我国得到了飞快的发展，目前已投产超临界循环流化床机组近30台，约占循环流化床机组容量的10%，还有50多台超临界循环流化床机组将陆续投产。锅炉空预器在运行中经常发生积灰堵灰现象，使换热效果明显降低，直接影响热一、二次热风的温度和排烟温度，进而影响炉膛燃烧及锅炉运行的安全性和经济性。本文以某350MW超临界CFB锅炉管式空预器积灰情况分析，浅述低温结露积灰的治理路线。

关键词：超临界CFB锅炉;空预器;积灰

一、锅炉概述

某电厂锅炉为东方锅炉股份有限公司制造的DG1150/25.4超临界循环流化床锅炉，管式空气预热器采用光管卧式顺列四回程布置，一二次风道分开布置，沿炉宽方向双进双出，空气在管内流动，烟气在管外流动。沿烟气流向前三回程管箱采用材质为20/Q215-A的管子，最后一个回程的管箱低温段部分采用耐腐蚀的外镀搪瓷钢管。一、二次风由各自独立的风机从管内分别通过各自的通道，被管外流过的烟气所加热，将30℃的冷风加热260℃供锅炉使用。烟风系统总空气量为1066732Nm³/h，烟风系统总烟气量为1121350m³/h。

二、积灰情况

自投产以来几乎每次停炉检查，空预器均发生不同程度积灰，冬季尤其严重。根据两台锅炉每次检查空预器积灰情况总结，积灰部位存在如下特点：

1、几乎都是在空预器末级冷风进口处积灰较多，进口处积满后向里侧延伸。

2、一次风和二次风侧均有积灰，单侧二次风空预器积灰，且相对一次风侧积灰较少。

3、积灰面积占末级空预器1/3—2/3，严重时，局部堆积成小山状。

三、原因分析

1、积灰形成

空预器堵灰主要分为烟气结露积灰堵塞和硫酸氢氨堵灰。

CFB锅炉配SNCR脱硝积灰是烟气低温结露形成的积灰，非硫酸氢氨积灰。当采用SNCR脱硝时，没有催化剂的作用，烟气中的SO2不会向SO3转化，同时CFB锅炉炉膛低燃烧，煤质硫元素燃烧生成SO3几乎可忽略不计，相关的实炉测试也证明CFB锅炉烟气中测不出SO3。因此烟气中几乎不含SO3，也就不存在形成硫酸氢铵的条件。

当经过空预器的烟气温度低于其露点温度时，烟气中的水蒸汽会部分凝结成水滴，与烟气中的灰结合后形成湿灰，湿灰的粘结性更大，容易粘结在预热器受热面表面，形成积灰、堵灰。另外环境温度较低时，空气预热进口风温过低，烟气中的水蒸汽在空气预热器低温段管凝结成水滴，烟气中的灰与水滴结合，形成结露积灰。CFB锅炉配SNCR脱硝，脱硝剂采用尿素溶液（10～40%浓度）、氨水时会带入较多的水分进入锅炉烟气，提高烟气的露点温度，加剧尾部结露堵灰。此外，CFB锅炉炉内脱硫形成的硫酸钙、氧化钙遇到结露的水，会发生“水泥反应”形成坚固的水泥状物质难以清除。当积灰堵塞烟道，烟道阻力增加，通过的烟气量减少，会促使局部烟道温度降低，进一步加重结露积灰的发生。积灰和烟道温度降低两者相互促进，导致空气预热器严重的积灰乃至堵灰。

2、未进行有效吹灰

机组启动过程中，烟气结露积灰现象最严重，对于采用蒸汽吹灰锅炉，此时无法投运吹灰器，导致空预器末级迅速形成积灰，即使后期投运吹灰器，因空预器底部已形成积灰，且具有一定高度，吹灰器无法吹透。

四、解决积灰技术路线

解决空预器积灰主要从防止或减缓积灰、有效清理积灰等方面采取措施。

（一）防止、减缓积灰

防止、减缓空预器积灰主要方法为提高冷风侧进风温度、减少尿素投用量、提高烟气温度等。

1、提高冷风侧进风温度

提高冷风侧进风温度主要技术路线为暖风器、热风再循环。

（1）暖风器

分别在一次风机和二次风机进口或出口设置暖风器，利用暖风器加热一次风和二次风后，送入空预器，提高空预器冷风进风温度，该技术比较成熟。热源可取自低温省煤器回水或辅汽集箱来汽，具体需根据相关参数核算经济性。

（2）热风再循环

a.常规热风再循环是分别在空预器出口一次热风和二次热风风道开孔，布置管道及调节阀门，将热风接入一次风机和二次风机入口，该技术也比较成熟。

b.循环流化床锅炉点火风室热风再循环，风源来自锅炉点火风室，温度约800℃，可在锅炉点火风室处搭设管道至一次风机或二次风机入口，与冷风混合后进入空预器。

优点：1）热风温度高，所需风量相对较少。2）系统简单，操作简单。

缺点：1）热风温度高，管道内部需敷设耐火材料。2）需根据场地情况布置，一般需从点火风室穿越运转层后接入一次风机入口。3）退油枪后，效果下降。

（3）油枪加热冷风

在一次风机与空预器入口风道安装点火油枪及火检等装置，根据启动期间一次风量核算油枪出力，选择合理的雾化片，在机组启动至并网初期，通过点火油枪加热一次冷风。

优点：1）不增加系统阻力。2）检修维护量小，便于操作。3）可利用原锅炉床上油枪系统进行局部改造，减少投资。4）投运时间不受其他调节限制。

缺点：1）可能存在油枪雾化不良，导致油烟堆积在风道非金属膨胀节内部，导致非金属膨胀节燃烧。需通过试验检查分析是否存在此安全隐患。或在非金属膨胀节内部导流板改造安装金属波纹密封。

2、减少尿素投用量

循环流化床锅炉采用低氮燃烧技术，正常运行期间投用尿素量很少。机组启动及深度调峰期间尿素投用量较大，主要原因是脱销还原剂反应区间温度较低和氧量较高。

目前主要技术方案为烟气再循环：将引风机出口烟气，通过增加风机，将部分烟气引至一次风机和二次风机出口（空预器入口），这样可以保证炉膛床料流化及燃烧的同时，降低NOx浓度，又可以提高空预器冷风温度，减缓空预器积灰。

3、提高末级空预器入口烟气温度

因在锅炉点火前，投运臨机加热系统，此时省煤器入口温度约140℃，点火后温度逐渐上升，可将省煤器入口烟气通过管道与末级空预器入口烟气连接，根据烟气量进行核算，选择合适管径。通过热烟气与冷烟气混合提高末级空预器入口烟气温度。

（二）有效清理积灰

机组启动期间，辅汽压力较低，空预器吹灰效果受影响。可在临炉再热器吹灰系统搭接管道至启动锅炉侧，在机组启动期间，单独对末级空预器进行吹灰，重点掌握好吹灰时间和频率，避免堵灰形成后再吹灰，导致吹不透积灰。

五、结论

本文仅对循环流化床锅炉空预器积灰治理方案进行简单描述，几种方案可混合使用，具体需根据各厂实际情况选择。