空预器堵塞原因及处理技术研究

郭 建

（宁电投西夏热电有限公司，银川 750021）

1 空预器堵塞现象分析

202 0 年7月初以来，西夏热电有限公司#4机运行工况出现异常，具体表现为引风机电流大幅波动，炉膛负压波动增大，空预器的烟气侧进出口压差均增大。这些数据表明，空预器出现了堵塞。在这种情况下运行时，引风机电耗电量增加，烟气通流量减少，有可能导致引风机失速，从而导致负压波动锅炉灭火，严重影响机组安全运行。

202 0 年5—7月#4炉部分运行参数如表1所示。从表1数据可以看出：在相同负荷下，从6月25日至6月30日，空预器烟气侧差压基本没有变化；从7月5日至7月9日，空预器差压上升幅度较大，说明空预器开始堵塞。由于空预器堵塞是一个逐步的过程，需要分析各种原因。

表1 2020年5—7月#4炉部分运行参数

2 空预器堵塞原因分析

202 0 年6—7月#4炉煤粉细度如表2所示，并重点分析了空预器堵塞的原因。

2.1 煤粉细度粗，超过设计值

西夏热电二期锅炉设计煤种煤粉细度R90为22%。从表2的数据可以看出，近期#4锅炉入炉煤的煤粉细度R90普遍在40%左右，严重偏离了设计值。煤粉细度的不合格，不仅会使煤粉燃烧不完全，也会导致烟气中粗灰含量增多。随着烟气的流动，颗粒较大的灰分会逐渐在尾部烟道聚集，导致空预器发生不同程度的阻塞[1]。

表2 2020年6—7月#4炉煤粉细度表[单位：R90（%）]

2.2 脱硝反应系统运行工况不佳

从表1可以看出，在低负荷工况下，SCR入口烟气温度偏低，脱硝入口SO2超标。从7月5日开始，氨逃逸量严重超标。SCR脱销反应区催化剂合适温度要求控制在310～430 ℃。当温度过低时，脱销催化效率必然会有所下降。为了保证烟气排放达到环保要求，只能加大喷氨流量，导致氨逃逸率增大[2]。

由于脱销系统采用的是选择性催化还原系统，还原剂会有选择地与烟气中的NOX反应生成N2和水。然而，在烟气脱销的同时，还原剂也会与烟气中的SO2反应生成副产物NH4HSO4[3]。生成NH4HSO4的量与烟气中NH3、SO2的浓度以及烟气温度都有关系。烟气中NOX和SO2浓度越高，烟气温度越低，生成NH4HSO4的量就越多。#4机长期在低负荷段运行，SCR入口温度基本都在300 ℃以下，严重偏离设计最低温度310 ℃。为了保证达到环保要求，只能使喷氨量增大。7月5日以后的氨逃逸普遍都在8 mg·Nm-3以上，远远超过空预器氨逃逸的设计指标3 mg·Nm-3。SCR入口SO2含量普遍在2 000 mg·Nm-3以上，远远超过设计值1 587 mg·Nm-3。在氨逃逸量增大、脱硝入口SO2含量偏高和较低的反应温度下，不可避免地生成更多的NH4HSO4[4]。

NH4HSO4是一种粘度极高的物质，熔点为147 ℃，沸点为350 ℃。在此温度区间内，NH4HSO4为熔融状态，而处于液态的NH4HSO4具有极强的粘性。这种状态下的NH4HSO4极易捕捉烟气中的飞灰，一旦积累在空预器蓄热片上，会进一步吸附流通烟气中的飞灰，最终导致空预器阻塞[5]。

2.3 空预器冷端综合温度偏低

冷一、二次风温度越低，旋转至烟气侧的换热元件温度越低，进入空预器经过换热后的烟气温度对应降低。当烟气温度降至NH4HSO4熔点以下时，烟气中的液滴状NH4HSO4会在空预器冷端的传热元件上凝固，造成空预器冷端积盐与结垢，进而影响空预器的正常运行。空预器出口排烟温度越低，NH4HSO4在空预器上沉积的区间越长。同时，烟气中存在的SO2会与氧气和水发生反应生成硫酸蒸汽，烟气中的硫酸蒸汽露点一般在120 ℃左右，当烟温降到硫酸蒸汽的露点时，硫酸蒸汽会在空预器管壁上凝结。硫酸蒸汽不仅会腐蚀管壁，也会吸附烟气中的飞灰，从而加剧空预器积灰。

为了防止空预器NH4HSO4凝固和发生低温腐蚀，空预器对排烟温度有一定的要求。空预器的冷端综合温度（空预器出口烟气温度与冷端空气温度之和）设计值为140 ℃。若空预器冷端综合温度高于设计值，NH4HSO4也不会在空预器冷端大量堆积。从表1的数据可以看出，从6月份以来，在175 MW负荷下，空预器出口排烟温度长期在90 ℃左右，空预器冷端综合温度为130 ℃左右，排烟温度低于设计值。空预器冷端的NH4HSO4的沉积区域较大，冷端吹灰器可能无法满足需求。

2.4 煤质突然变化导致烟气中飞灰含量突然增大

自2020年7月初，西夏热电供煤逐步紧张，银南煤已无存煤，#4机原煤仓主要使用的是银北煤。银北煤存在煤粒较硬难磨制、飞灰含量偏大的问题。由于煤质较差，#4机发生了多次输灰困难和电场停运等事故。烟气中飞灰含量突然增大，导致空预器堵塞程度突然加剧，也是导致空预器发生堵塞的原因之一。

3 改进措施

3.1 检查磨煤机分离器

针对煤粉细度过粗、偏离设计值的问题，西夏热电积极联系西安电力调试所检查磨煤机分离器。调整后，磨煤机出口煤粉细度得到了改善。

3.2 控制锅炉氧量和喷氨量

在环保条件满足的情况下，严格控制锅炉氧量和喷氨量，减少氨逃逸，提高脱硝入口排烟温度。为了尽可能减少NH4HSO4的生成，要求控制氧量，合理喷氨，维持SCR出口NOX高限运行。在低负荷工况下，通过改变磨组运行和二次风调门开度等方式，提高火焰中心温度，从而提高SCR入口烟气温度，保证SCR脱硝反应区催化剂活性。

3.3 提高空预器冷端综合温度

一般暖风器在冬季投入运行，夏季退出运行。针对这次事故，在7月15日将暖风器投入运行。暖风器投入运行后，进口空气温度升高，空气吸热量减少，排烟温度也随之升高，冷端综合温度提升到了140 ℃以上，满足空预器冷端综合温度的设计要求。

3.4 合理配煤，减少烟气中的飞灰含量

针对这次事故，在发现空预器有堵塞现象后，西夏热电积极采购原煤，根据飞灰情况迅速改变银南、银北煤配比。经过处理，烟气中飞灰含量过量问题得到了缓解。经过上述措施的处理，从表1可以看出，从7月20日开始，空预器烟气侧差压逐步缓慢下降，空预器堵塞的异常工况得到了改善。

4 结语

目前，在我国的火电厂中普遍存在着空预器堵塞的问题。虽然在设计过程中充分考虑了如何预防空预器堵塞，但实际运行中依然会因为各种原因导致空预器发生积灰堵塞。因此，应采取适当措施保证堵塞不再恶化，如调整煤粉细度、提高排烟温度、减少氨逃逸以及减少飞灰含量等，并在各种事故中总结经验教训，不断完善和改善空预器工作条件。