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摘要:通過對空氣預(yù)熱器堵塞的原因進行分析，研究空氣預(yù)熱器在線清洗可能產(chǎn)生的風(fēng)險及應(yīng)對措施，根據(jù)現(xiàn)場條件設(shè)計在線清洗裝置，對空氣預(yù)熱器進行在線清洗，減少空氣預(yù)熱器進出口差壓，取得一定的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞:空氣預(yù)熱器;在線清洗;應(yīng)用研究

引言

某發(fā)電公司機組容量為2×660MW，單臺鍋爐配備2臺三分倉式回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。空氣預(yù)熱器主軸垂直布置，煙氣和空氣以逆流方式換熱。空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和受熱元件滿足選擇性催化還原法(SCR)脫硝裝置的要求。空氣預(yù)熱器的冷端受熱面采用抗腐蝕大波紋搪瓷元件制成，其厚度不小于1．0mm，蓄熱元件壽命≮50000h，且高溫元件δ≥0．8mm。空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子直徑為12450mm，外殼13110mm。換熱元件高度為1950mm，分為熱端1000mm，冷端(搪瓷元件)950mm。空預(yù)器轉(zhuǎn)向為先一次風(fēng)后二次風(fēng)。空氣預(yù)熱器熱端設(shè)置蒸汽吹灰器，冷端為雙介質(zhì)吹灰器。在運行中，2#鍋爐空預(yù)器冷端發(fā)生多次堵塞，導(dǎo)致進出口差壓升高，在機組高負荷期間該現(xiàn)象尤為明顯。雖然空預(yù)器廠家配置了雙介質(zhì)吹灰器，但使用的情況不理想，多次吹掃仍不能達到預(yù)期效果。目前常規(guī)方法是停機后對空氣預(yù)熱器進行離線清洗，但該方法會造成較大的經(jīng)濟損失，因此研究空預(yù)器在線清洗技術(shù)對機組的安全經(jīng)濟運行具有重要意義。1空預(yù)器堵塞原因分析根據(jù)大修期間對空預(yù)器冷端沉積物進行分析，硫酸氫銨成分在75%以上，其余成分是硅酸鹽及鐵的腐蝕產(chǎn)物，說明該沉積物主要是SCR進行脫硝過程中過量的氨氣與SO3生成硫酸氫銨。

1．1硫酸氫銨的生成機理

在SCR系統(tǒng)脫硝過程中，煙氣在通過SCR催化劑時，催化劑中的釩在催化降解NOX的同時，也會發(fā)生SO2→SO3的氧化反應(yīng)，SO2的氧化率與V2O5的關(guān)系見圖1(相對氧化率指不同的含量的V2O5催化劑SO2氧化速率與某基準含量的V2O5催化劑SO2氧化速率之比)［1］。根據(jù)資料顯示，煙氣中約1%的在SO2在脫硝過程中氧化成SO3，隨溫度的升高SO2的氧化率增大。在脫硝過程中由于NH3的反應(yīng)不完全，逃逸是客觀存在的，它在空預(yù)器中下層處與SO3形成硫酸氫銨，其反應(yīng)式如下。NH3+SO3+H2O→NH4HSO4

1．2硫酸氫銨在空預(yù)器的沉積

硫酸氫銨在不同的溫度下分別呈現(xiàn)氣態(tài)、液態(tài)、顆粒狀。氣態(tài)或顆粒狀液體狀硫酸氫銨會隨著煙氣流經(jīng)空預(yù)器，不會對預(yù)熱器產(chǎn)生影響。在通常運行溫度下，硫酸氫銨的熔點為147℃，其液體形式在物體表面聚集或以液滴形式分散于煙氣中。液態(tài)的硫酸氫銨是一種粘性很強的物質(zhì)，在煙氣中會粘附飛灰［2］。附著于預(yù)熱器傳熱元件上形成融鹽狀的硫酸氫銨，造成預(yù)熱器的腐蝕、積灰，進而影響空預(yù)器的換熱及鍋爐的正常運行。

1．3硫酸氫銨在預(yù)熱器中形成

區(qū)域硫酸氫銨的形成是有固定的溫度區(qū)域，對于燃煤鍋爐，140～230℃之間的溫區(qū)位于空預(yù)器常規(guī)設(shè)計的冷端層下方和中間層的位置，此區(qū)域為距空預(yù)器傳熱元件底部381～813mm位置之間。由于該區(qū)域內(nèi)形成的液態(tài)硫酸氫銨捕捉飛灰能力極強，會與煙氣中的飛灰粒子相結(jié)合，附著于空預(yù)器傳熱元件上形成融鹽狀的沉積，造成空預(yù)器的腐蝕、堵灰等。由于硫酸氫銨沉積在空預(yù)器冷端，導(dǎo)致空預(yù)器堵塞，引風(fēng)機的電耗增加，嚴重時會迫使鍋爐降負荷運行。因此解決空預(yù)器冷端堵塞問題，能有效保證鍋爐安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行。

2空預(yù)器在線清洗的風(fēng)險及控制措施

空預(yù)器在線清洗技術(shù)即在鍋爐高負荷運行期間向空預(yù)器冷端噴入高壓水，將附著于換熱元件的沉積物沖刷下，掉落的沉積物隨煙氣攜帶至后續(xù)除塵器處理，清洗至空預(yù)器進出口差壓降低至正常值后結(jié)束。在線清洗技術(shù)的優(yōu)點是不需要停機及系統(tǒng)隔離、操作簡單、不影響鍋爐帶負荷、清洗終點容易判斷;缺點是風(fēng)險大，工藝控制不當導(dǎo)致空預(yù)器出口煙道積灰，煙氣阻力增大，如換熱元件溫差變化大易使預(yù)熱器變形、搪瓷脫落等，易造成空預(yù)器停運的風(fēng)險，影響鍋爐安全運行，因此需對該技術(shù)的風(fēng)險進行分析評估并制訂相應(yīng)的控制措施方可實施。

2．1清洗水對煙溫的影響

由于空預(yù)器為煙氣和一、二次風(fēng)進行換熱服務(wù)，清洗水量過大會使一、二次風(fēng)風(fēng)溫降低，影響制粉及燃燒系統(tǒng)的正常運行。在清洗過程中需根據(jù)鍋爐負荷控制噴水量，使排煙溫度高于硫酸露點，減少硫酸凝結(jié)。噴入的水量應(yīng)迅速蒸發(fā)，擊落的積灰能夠隨煙氣帶出空預(yù)器，避免煙道積灰。因此排煙溫度低于120℃，應(yīng)該及時調(diào)整清洗水量，提高煙溫，若持續(xù)下降至110℃，則應(yīng)停止在線清洗。

2．2清洗水溫對換

熱元件的影響換熱元件在正常運行的溫度為350～120℃，如果噴入水量過大，容易造成換熱元件溫差變化大，導(dǎo)致預(yù)熱器變形、搪瓷脫落，造成空預(yù)器卡澀等故障，影響鍋爐安全運行。因此需控制清洗水量不宜過大，另可將清洗水加熱到40～60℃，能降低冷端換熱元件與高壓清洗水溫度差，減少冷端搪瓷元件遇冷開裂的風(fēng)險。

2．3清洗水壓的選擇

清洗水壓是決定清洗效果的關(guān)鍵指標，水壓過低，水流未接觸到換熱元件就會被高溫?zé)煔庹舭l(fā)，起不到清洗作用，水壓過高，對水管、噴嘴以及高壓泵的參數(shù)要求更高，而且容易損壞換熱元件。合適的清洗水壓需在實際操作中進行調(diào)整試驗。

2．4噴嘴導(dǎo)軌的設(shè)置

空預(yù)器在線清洗的效果還與噴嘴的安裝位置有關(guān)，在不影響空預(yù)器運行的情況下，噴嘴應(yīng)靠近冷端的換熱元件，并在噴嘴行走過程中保持垂直向上的狀態(tài)，以達到最佳的清洗效果。在機組檢修期間，在空預(yù)器冷端側(cè)布置導(dǎo)軌，導(dǎo)軌支撐牢固可靠，確保不會因噴嘴在清洗中產(chǎn)生的作用力而產(chǎn)生變形。3空預(yù)器在線清洗的實施在運行中，2#鍋爐空預(yù)器發(fā)生多次堵塞現(xiàn)象， 導(dǎo)致進出口差壓升高，機組需降負荷運行，嚴重地影響了機組的安全經(jīng)濟運行。為降低空預(yù)器進出口差壓，擬對2#鍋爐的A、B側(cè)空預(yù)器進行在線清洗。

3．1設(shè)備的選型

清洗泵采用耐溫三柱塞泵，泵頭材質(zhì)SS304不銹鋼，揚程:40MPa，流量80L/min，正常空預(yù)器清洗壓力不超過35MPa，噴嘴直徑為2mm。為防止噴嘴堵塞及雜質(zhì)顆粒對噴嘴的磨損，在高壓泵入口設(shè)置精密濾網(wǎng)，防止噴嘴堵塞。高壓清洗泵組布置在鍋爐零米。在噴嘴的移動桿上做等距的刻度，由移動桿伸入空預(yù)器的深度判斷噴嘴的清洗位置。

3．2實施步驟

清洗的實施從7月5日開始，在機組高負荷期間實施，對2#鍋爐A、B側(cè)空預(yù)器冷端各進行兩次在線清洗。清洗流量:3t/h，清洗壓力30MPa，噴嘴每1min進1格，每側(cè)空預(yù)器清洗時間約為120min。清洗過程中，運行人員監(jiān)測空預(yù)器驅(qū)動電機電流、空預(yù)器阻力、排煙溫度、煙道排污情況及除塵器運行是否正常，記錄高壓水沖洗時間、壓力、空預(yù)器在沖洗前后機組負荷、煙氣和空氣側(cè)差壓、送風(fēng)機和引風(fēng)機電流、爐膛壓力、熱風(fēng)和排煙溫度等參數(shù)。當發(fā)現(xiàn)空預(yù)器出口煙溫下降較快時，停止在線清洗。在線清洗系統(tǒng)圖見圖2。

3．3效果分析

從表1可看出通過對2#鍋爐空預(yù)器的在線清洗，空預(yù)器的進出口差壓明顯的降低，有效地保障了機組在高負荷下的穩(wěn)定運行，由于降低空預(yù)器的進出口差壓，引風(fēng)機的運行電流降低了20A以上，經(jīng)濟效益明顯。

4結(jié)論

1)傳統(tǒng)的蒸汽吹掃產(chǎn)生的機械動能只能吹掉表面的疏松的浮灰，空預(yù)器內(nèi)部換熱元件布置緊密，阻力較大，蒸汽吹掃無法吹透［3］。對堅硬致密、附著牢固的硫酸氫銨垢層，需要利用高壓水的沖刷、剪切以及沸騰膨脹等綜合作用，對垢層剝離、破碎。從實際應(yīng)用效果來看，空預(yù)器的在線清洗能有效清除空預(yù)器冷端的硫酸氫銨，減少空預(yù)器進出口差壓，達到節(jié)能降耗的效果。2)空預(yù)器經(jīng)過在線清洗，在短時間內(nèi)落灰較多，原有的灰斗配置的灰管，無法將積灰順利地排出，在清洗中多次出現(xiàn)灰管堵塞的現(xiàn)象。因此為配合空預(yù)器的在線清洗，需對灰斗進行改造，加大排灰力度，避免灰管堵塞。3)為減少硫酸氫銨的生成速度，應(yīng)合理控制SCR參數(shù)，避免過量加入氨，造成大量的氨逃逸而加速硫酸氫銨的生成。根據(jù)設(shè)計條件，每臺爐SCR系統(tǒng)都有設(shè)計最大噴氨量，當自動調(diào)整或人工調(diào)整時，應(yīng)注意不要高于此限值。如果需過量噴氨才能將NOx降低到超低排放值，應(yīng)通過噴氨優(yōu)化試驗進行調(diào)整各噴氨支管的開度，減少氨逃逸現(xiàn)象的產(chǎn)生。

參考文獻:

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［3］王廣兵，宋紹偉．鍋爐空預(yù)器堵灰的原因分析及處理措施［J］．電力科技與環(huán)保，2013，29(6):43－44．

作者:唐欣 單位：江西遠達環(huán)保有限公司