摘要：本次研究介紹了600MW機組脫硝改造后空預器差壓大問題，闡明鍋爐設備的概況及空預器改造情況，分析造成空預器堵塞的原因，從三個方面分別進行分析，找準成因。空預器高壓水沖洗實現空預器差壓下降，提出防止空預器堵塞的措施，為保障600MW機組脫硝改造后空預器安全運行提供參考借鑒。


0 前言

國家對環保的關注度與要求的逐漸提升，各電廠已經相繼對燃煤機組做出脫硝改造工作。府谷電廠600MW #1機組在2012年9月大修期間增加了脫硝系統，這種條件下使得空預器運行工況變得更為復雜，進而產生堵灰、腐蝕現象，嚴重影響整個鍋爐的安全運行。府谷電廠600MW #1機組在該期間完成了脫硝改造技術，機組在運行一年時間之后，空預器出現堵灰現象，鍋爐運行受到影響[1]。

1 鍋爐設備概況及空預器改造情況

陜西府谷電廠一期工程2×600MW鍋爐是哈爾濱鍋爐廠股份有限公司根據美國ABB—CE燃燒工程公司技術設計、制造的HG-2070/17.5-YM9型鍋爐，鍋爐為亞臨界參數、控制循環、四角切向燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛平衡通風、固態排渣、緊身封閉、全鋼構架的型汽包爐，配置包括六臺MPS-225磨煤機，空預器為三分倉容克式回轉空預器[2]。

本次空預器在改造情況如下所示：(1)空預器當中的傳熱元件被替換，改變傳統冷端熱傳感元件的材料，由傳統材料改為搪瓷材料元件，材料的替換使得抗腐蝕性能明顯提升，增加轉子熱端環向隔板，更換后熱端換熱元件的面積66723m2，冷端換熱元件的面積35881m2;(2)對空預器當中的吹灰器進行改造，由原來的激波吹灰改成蒸汽吹灰。具體的改造方式為：在冷端與熱端分別布置一支蒸汽吹灰器，吹灰氣源接自原有蒸汽吹灰氣源，后屏再入口聯箱接出，吹灰壓力為1.5MPa，疏水溫度260℃。(3)替換空預器當中密封片，傳統的空預器當中的密封片在冷端與熱端的表現為柔性接觸式密封片，為增強器密封效果，安裝固定扇形板，對漏風部位進行補焊處理，降低漏風率，整體改造過程結束[1]。

2 造成空預器堵塞的原因

結合自身工作經驗，認為造成空預器堵塞的原因主要表現在以下幾個方面，可從三個角度完成原因分析：

空氣預熱器堵塞的危害性主要表現在增加了風煙道阻力，空氣預熱器漏風增加，從而導致風機電耗大幅攀升，鍋爐無法實現送，影響廠用電;運行中空預器轉子所受到的扭矩加大，特別是下軸承的受力狀況惡化，影響軸承的使用壽命，對空氣預熱器的安全運行構成威脅;空預器堵灰不均勻，受熱面局部差壓大，導致一、二次風壓、風量出現波動現象，可能引起風機喘振，甚至導致機組非停事故;機組檢修周期縮短，對設備長周期運行及電廠經濟性造成影響。

2.1 含硫和氮氧化物的化學成分導致空預器堵灰

我廠回轉式空氣預熱器的受熱面是由厚度為 0.5mm 的鋼板軋制成波紋板，疊壓在一起組裝而成，氣體的流通渠道狹窄，因此很容易造成積灰。空預器發生堵灰是有硫酸氰胺和灰的混合附著在空預器受熱面造成，由于煤燃燒過程產生的煙氣中含有硫化物等，同時脫銷過程中由于各種原因造成大量氨逃逸，硫化物與逃逸的氨生成硫酸氰胺，硫酸氫氨在150-200℃溫度范圍當中是以一種液態形態存在，如果低于這一溫度將處于固態形態，空預器中部和冷端正好處于溫度區間，這樣大量的液態硫酸氰胺附著在空預器中部和冷端，導致空預器內部堵塞和腐蝕，一旦出現這種現象將導致整個空預器積灰堵塞現象急劇升高，導致空預器無法正常工作，影響整個機組安全運行[4]。

2.2 煙氣在空預器內的停留使灰積漸多

空預器堵灰現象產生的最根本的原因可以歸結到煙氣在空預器當中流速緩慢，低于廠家對于煙氣流速的設計值。煙氣流經空預器時會造成積灰：一是由于氣流擾動使煙氣中攜帶的灰粒沉積到受熱面上，形成松散積灰層;二是由于煙氣中酸蒸汽和水蒸氣在低溫金屬壁面上凝結，將灰粒粘聚而成的積灰，長期以往，空預器當中的灰積累量將逐漸增加，空預器出現嚴重堵塞現象。

2.3 設計不合理

設計不合理主要是鍋爐制造設計人員實際設計存在問題，在脫硝改造之前需要對鍋爐機組進行考核并結合各項數據完成設計要求，但由于設計不合理現象的存在，導致空預器出現堵塞現象，嚴重影響空預器工作效率的提升。

3 空預器高壓水沖洗，使空預器差壓下降

3.1 空預器在線高壓水沖洗系統

長時間的連續運行使得空預器積灰越來越嚴重，單靠定期吹灰是不足以控制住空預器堵灰和壓降的上升;因此，一般在鍋爐停運時對空預器進行水沖洗，或者在帶部分負荷時對單個空預器進行隔離在線沖洗。

3.2 空預器1A/1B熱態高壓水沖洗

我廠主要采用機組停運沖洗的方式，2013年2月17日和2月23日對空預器1A、1B進行隔離沖洗，首先對空預器進行澆包，然后進行高壓沖洗，沖洗水壓力為45MPa，流量為4t/h。沖洗完畢后，啟動空預器運行，投入一二次風暖風器，開啟人孔門，徹底烘干后開啟擋板投入運行。經過具體的驗證與測試，高壓水沖洗之后的空預器差壓明顯下降，與空預器堵灰前差壓相當，送風機與引風機電流明顯下降，沖洗效果明顯，為鍋爐的安全經濟運行提供保障[5]。空預器沖洗前機組負荷600MW時空預器的壓差達2.0KPa左右，引風機電流300A左右，送風機電流58A左右，沖洗后同樣負荷下，空預器壓差降至1.1～1.2 KPa，引風機電流降至288 A左右，電流降低約12 A，送風機電流降至53 A，電流降低約5 A，這樣的效果基本達到了空預器水沖洗的效果。

3.3 空預器在線高壓水沖洗的可靠性分析 由于空預器在線高壓水沖洗是一項新的技術，部分電廠也有試驗，初步顯示效果良好，但是其可靠性方面仍存在一些疑問。目前國內多數的電廠均保守地認為換熱元件的高壓水洗應在離線狀態下或者單獨隔離空預器下進行，這就導致不必要的停機和發電量的減少，很少有電廠會考慮在線狀態下高壓水洗，存在的疑慮主要有以下幾種：

(1)正常的在線高壓水洗是否會對轉子的熱疲勞造成潛在的影響。由于高壓水射流面對的是溫度在 300-350℃的高溫轉子，沖洗水壓力高達 30MPa，流量小于 4t/h。在線高壓水沖洗采取高壓低流量的方式，對轉子發生“淬火”結果可能性非常小，這樣即能沖刷受熱面上的積灰又不使排煙溫度下降太多。

(2)在線高壓水沖洗是否會破壞換熱元件或可能縮短換熱元件壽命。由于換熱元件的壽命取決于高壓水沖洗的頻次，因此，換熱元件壽命可能會由于頻繁投用在線高壓水沖洗而降低。

(3)如何及時徹底清除換熱元件上清洗下的污垢。當采用在線高壓水洗時，應在空預器下方設計有效的排污，同時滿足離線水洗要求。

(4)是否存在水滴進入電除塵器、或板結布袋的可能性。由于在線高壓水洗僅僅在轉子冷端進行，大部分的沖洗水向上穿過轉子在換熱元件上形成很好的發散。當沖洗水反向穿轉子時，水流被進一步分散且在到達電除塵或布袋之前充分地蒸發掉，防止水滴隨煙氣進入電除塵或布袋。

4 防止空預器堵塞的措施

為防止空預器堵塞現象的產生，保證600MW機組脫硝改造后空預器的正常運行，具體措施可以從以下幾個方面入手：

(1)增加暖風器換熱面積，或暖風器改造，保證冬季一二次風溫度，一定程度上改善空預器冷端空氣溫度，避免空預器低溫腐蝕，減少硫酸氫氨的積灰量。

(2)在滿足排放標準的基礎之上，對噴氨量進行有效控制，減少在脫銷噴氨過程中氨的逃逸率變化，減少積灰現象的產生。

(3)進一步降低氮氧化物和硫化物的生成，加強煤質管理、入爐煤摻混比例，優化燃燒調整降低氮氧化物和硫化物的生成，減少積灰。

(4)優化鍋爐過量空氣系數，在有效運行的前提下降低NOX的生成量，降低SO3的產生。

(5)空預器運行過程中避免機組長期處于低負荷運行狀態。

(6)為防止空預器堵塞現象，可以加強導流板，提高煙氣流速，達到廠家設計的基礎標準，減少由于流速問題導致的空預器堵塞現象。

(7)優化吹灰方式，根據空預器差壓、排煙溫度、機組負荷等實際情況投入吹灰器進行吹灰，注意吹灰的次數與頻率的調節，減少堵灰現象的產生，完成吹灰器定期維修與巡檢。

5 結論

綜上所述，600MW機組脫銷改造符合環保要求，但在脫硝改造之后的空預器堵塞問題應該得到高度關注。一旦出現空預器堵塞的現象，將嚴重影響整個機組的安全運行。本次研究已經對空預器堵塞成因進行分析，并提出多項優化策略，從而確保機組可以安全、經濟、穩定運行。