火电厂空预器堵塞原因及预防措施分析

宋廷

摘  要：在燃煤电厂实际生产作业过程中，由于会排放出大量的废气，而这些废气中氨气和二氧化氮等有毒气体含量较多。因此需要做好燃煤电厂烟气处理工作。目前燃煤电厂一般会利用烟气脱硝技术来处理烟气，这其中以选择性催化还原法为主，即SCR。而且通过在火电厂中加装SCR装置还能够实现对废气的有效净化，但在实际燃煤电厂烟气脱硝过程中易产生空气预热器堵塞问题，这种情况发生多是由于局部喷氨过量造成大量氨气逃逸，由此而造成空气预热器的冷段部分硫酸氢胺结晶出现堵塞，影响空预器的运行效果。文章从SCR的脱硝原理入手，分析了空预器堵塞原因，并进一步阐述了改善火电厂空预器堵塞的措施。

关键词：火电厂;空预热器;脱销;堵塞;原因;措施

中图分类号：TM621        文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）15-0130-02

Abstract： In the actual production process of coal-fired power plants， a large number of waste gases will be emitted， and there are more toxic gases such as ammonia and nitrogen dioxide in these exhaust gases. Therefore， it is necessary to do a good job in flue gas treatment in coal-fired power plants. At present， coal-fired power plants generally use flue gas denitrification technology to treat flue gas， in which selective catalytic reduction （SCR） is the main method. Moreover， the waste gas can be effectively purified by adding SCR device in the thermal power plant， but the clogging of the air preheater is easy to occur in the denitrification process of the smoke report in the actual coal-fired power plant， which is mostly due to the escape of a large amount of ammonia gas caused by excessive local ammonia injection， easily leads to the blockage of the crystallization of amine hydrogen sulfate in the cold section of the air preheater， and affects the operation effect of the air preheater. Starting with the denitrification principle of SCR， this paper analyzes the causes of blockage of air preheater， and further expounds the measures to improve the blockage of air preheater in thermal power plant.

Keywords： thermal power plant; air preheater; out of stock; blockage; cause; measure

前言

在火力发电机组实际运营过程中，空预器易出现堵塞现象，这必然会对机组运行的安全性和经济性带来较大的影响。在空预器实际运行过程中，当其烟气压差增大时，一次风压和二次风压会出现规律增大或是减小的情况，一次风机、送风机和引风机电流会有摆动现象发生，由此而导致空预器堵塞。当空预器堵塞情况发生时，会对锅炉运行的经济性和安全性带来较大的影响，同时不罕引起送风机喘振，加剧空预器低温腐蚀，严重时还会造成锅炉限负荷、停炉等。因此针对空预器堵塞问题要做好预防和治理措施，使其保持良好的工作状态，为脱硝机组安全、稳定的运行打下良好的基础。

1 SCR系统的脱硝原理

SCR的脱硝系统的原理是将NH3等还原剂通过喷氨格栅喷入烟道中，在催化剂的作用下，还原剂会与废气中的NO和NO2等有毒气体发生反应，排出无害气体，从而达到净化废气的目的。其原理方程式如下：

4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O

4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O

2 空预器堵塞原因分析

2.1 空预器硫酸氢铵堵塞

燃煤锅炉炉膛内烟气中的SO2约有0.5%～1.0%被氧化成SO3。加装SCR系统后，催化剂在把NOx还原成N2的同时，将约1.0%的SO2氧化成SO3。

SCR反应器出口烟气中存在的未反应的逃逸氨（NH3）、SO3及水蒸气反应生成硫酸氢铵或硫酸氨：

NH3+SO3+H2O→NH4HSO4

2NH3+SO3+H2O→（NH4）2SO4

当烟气中的NH3含量远高于SO3浓度时，这种情况下其生成物主要为粉末状硫酸氨，其性状较为干燥，不会粘附在空预器上，也不会产生结垢现象。当烟气中的SO3浓度高于逃逸氨浓度时，这时其生成物则以硫酸氢铵为主，由于硫酸氢铵物质会根据温度而呈现出不同的物理状态。当处于147℃以下时，主要表现为固态，而且具有较强的坚固性;当处于147℃-250℃范围内，则其形态则为鼻涕状态，利用常规的蒸汽吹灰和激波吹灰无法有效的去除掉;而处于250℃以上时则会升华。在实际空预器运行过程中，其温度梯度变化处于320℃-120℃之间，这也导致硫酸氢铵容易在空预器换热元件中部粘结和沉积，导致空预器堵塞情况更为嚴重。

2.2 空预器吹灰效果不理想

在空预器实际运行过程中，存在较多的因素会影响其吹灰效果，而且吹灰效果还会发生不同程度的变化。一旦这种影响较大时，吹灰能力会大幅度下降，无法实现彻底的吹灰作业，无法达到预期的吹灰效果，会使空预器传热元件中出现灰尘聚焦的情况，这必然会造成严重积灰问题。

2.3 空预器吹灰器设计不合理

由于在空预器吹灰器具体设计时，其通常设计两台吹灰器，并都处于热端，即在空预器冷端则不设置吹灰器。由于冷端无法吹灰，这也导致冷端易出现积灰问题，存在吹灰死角。

2.4 煤粉细度不合格

在燃煤电厂实际运行过程中，当煤粉细度达不到规定要求时，其在锅炉内无法完全燃烧，而且烟尘中粗灰比例增加，在烟气流动过程中，大颗粒的灰分会聚焦在尾部烟道处，这必然会导致空预器出现不同程度的堵塞问题。

3 改善空预器堵塞的措施

3.1 控制SO3生成量

燃煤电厂发电过程中，在高温和氧浓度大的环境下，煤炉膛燃烧时间过久，其燃烧过程中产生的废气停留的时间也会较长，因此会导致烟气中SO3的浓度过高。为了能够针对这种情况进行有效控制，并对NOX等有害气体的形成进行有效控制，则应采用低氧燃烧法，通过在燃煤过程中降低氧气浓度，这样可实现对SO3的产生量进行有效控制。

3.2 控制氨逃逸浓度

在燃煤电厂机组检修启动时，每一次检修启动则要根据实际运行情况开展喷氨均匀性试验，并需要对喷氨量进行严格控制，避免出现过度喷氨问题的发生，同时还要定期调整氨喷射系统喷氨流量，以防止出现局部喷氨过大的情况发生，防范出现氨逃逸浓度升高的问题。同时还要加强声波吹灰及蒸汽吹灰维护管理工作，防范出现催化剂积灰而导致烟报流场不均匀的情况，在实际运行过程中需要认真、仔细进行调整，特别是对于工况变化的情况下，需要对喷量严格进行控制，并强化对氨逃逸浓度的监视，一旦发现有氨逃避浓度异常升高问题，则需要有效的降低喷氨量，并及时查找具体的原因，保证正常、均匀的运行。

3.3 控制入炉煤质

为了保证机组安全运行，需要有效控制入炉煤质的硫份，以此来实现对空预器堵塞情况的控制，并进一步缓解空预器堵塞现象。由于煤种中灰分也会导致空预器出现堵塞，因此还需要适当的限制煤种的灰分。通过对入炉煤质进行有效控制，可以有效的降低空预器堵塞问题的发生。

3.4 空预器激波吹灰

按照一定的比例将乙炔与空气通过流量控制装置进行混合，并利用高能点火装置将燃气混合器内的混合气体点燃，这种情况下混合气体会出现爆燃现象，并在紊流器中形成高压和高速气流，并经由冲击管喷口喷出，产生瞬间冲击波。由于在极短时间和空间内积聚的冲击波会在气体介质中形成能量间断面，导致气流压力和速度发生突变，瞬间传播速度能够达到较高水平，波峰瞬间压力值也会处于较高水平。在冲击波作用于积灰表面时，其所产生的声能和动能必然会对灰尘粒子带来较大的冲击，促进其扰动加速，并与受热面实现分离并脱落。

3.5 做好停炉后空预器的水清洗工作

在具体针对机组进行检修作业过程中，需要全面和系统的对空预器进行检测，及时清理内部堵灰情况，保证空气预热器能够畅通运行。由于NH4HSO4与水发生接触后所形成的溶液具有较强的腐蚀性，因此在实际冲洗时，需要适当提高pH值，保证具体的冲洗效果。只有彻底烘干空气预热器后才能将引风机、送风机和一次风机进行启动，并在实际运行开始之前，针对空气预热器进行仔细检查，保证其已完全干燥。避免在空预器没有干燥的情况下启动风机，这样会导致换热元件在锅炉启动时有大量灰粒粘贴在其表面。

3.6 减少脱硝入口NOX

一般情况下需要控制入口处的NOX要低于450mg/m3，这样能够有效的控制喷氨量，避免出现喷氨量过大影响空预器差压问题。在实际运行过程中还可以通过对配风进行调整，并及时对制粉系统进行启停，有效的减少炉膛送风量，以此来对NOX的生成量进行控制，实现喷氨量的降低，并减少NH4HSO4的生成。而且制粉系统采取合理的运行方式，其對于降低脱硝入口NOX也具有非常显著的效果。特别是当机组处于低负荷运行的情况下，通过减少入口处NOX，可以大幅度的降低喷氨量，这样对空预器堵塞情况能够起到有效的减少和缓解作用。

3.7 空预器改造

（1）提高空预器低温区材料质量的需求。为了预防空预器堵塞情况，宜选择有效的材料，特别是宜选择一些具有较高抗腐蚀性和不易结露的材料用于空预器的低温区。传统的SCR脱硝装置一般构成材料为钢材，钢材抗腐蚀能力无法满足脱硝系统选择需求，因此当前市场上新研发出来的搪瓷管空预器采用了新的防腐工艺，将一层特殊的无机瓷釉涂抹在钢管上，在防腐性能和耐磨损等方面表现十分突出，而且其表面通过特殊加工，更具光滑性，不易产生积灰问题，且便于清洗。但在选择这种类型的空预器时，需要选择具有较存搪瓷层且没有裂纹的产品，这样空预器的使用寿命才能得到有效的保证。（2）增加空预器表面的洁净度。由于硫酸氢钠具有较强的吸附能力，针对空预器表面灰尘进行定期清理，可以保证其表面的光滑度，对于堵塞物的产生具有较好的预防效果。一旦空预器上存在部分堵塞物时，在传统清灰基础上，还需要利用高强度高压水和高压蒸汽对其进行清洗，确保达到较好的清洁效果。（3）增强密闭性。当空预器密闭性能较差时，不仅会影响传热效果，同时环境温度也会下降，影响催化剂的活性，会导致空预器堵塞情况加剧。另外，在定期针对空预器检修和检查时，需要针对泄漏的空预器管束采取盲堵措施，必要时还要对空预器进行更换。

4 结束语

在实际火电厂运行过程中空预器堵塞问题过于复杂，其与许多因素都具有一定的关系，因此在具体处理过程中，火电厂需要做好空预器堵塞的预防工作，具体可以从技术和管理两方面采取有效的措施，合理解决空预器堵塞问题，保证火电厂机组安全、稳定的运行，促进火电厂的可持续发展。

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