660WM超超临界锅炉空预器堵塞的原因分析及应对措施

660WM超超临界锅炉空预器堵塞的原因分析及应对措施

梁克勤,王轶斌,宁少华,王伟男,侯璐璐

华能左权煤电有限责任公司 山西左权    032600

[摘要]针对华能左权电厂660WM超超临界锅炉空预器在运行中遇到的差压大问题，讨论其产生的原因及应对措施。

【关键词】空预器堵塞、硫酸氢铵、堵塞、SCR、氨逃逸量

概述

华能左权电厂原空预器为东方锅炉（集团）股份有限公司生产的容克式空预器。单台锅炉配有两台48分仓，半模式、双密封、三分仓回转式空预器，立式布置，烟气与空气以逆流方式换热。预热器型号为LAP13494/2400，转子直径为φ13494mm，热端蓄热元件高度自上而下分别为200和1150mm，波型为DU型，材质为碳钢；冷端1050mm元件为搪瓷蓄热元件，波型为NF6。每台预热器金属重量约710吨，其中转动重量约430吨（约占总重61%）。

1空预器堵塞的原因

1.1蓄热元件高度的影响

我厂原空预器蓄热元件为3层，从上到下高度分别为200mm、1150mm、1050mm，总高度2400mm。较高的蓄热元件高度可以提高换热效率，降低排烟温度，提高锅炉燃烧经济性，这是它的优点；反之，降低排烟温度将在一定意义上增加了冷端蓄热元件的酸腐蚀，在蓄热元件内产生硫酸氢铵黏性物质，与飞灰、未燃尽的煤粉一同附着在料芯表面堵塞蓄热元件，蓄热元件过高还会造成吹灰效果不理想，使得中间段蓄热元件堵塞物质一直存在，无法靠吹灰系统进行清理，造成空预器差压升高。

1.2脱硝系统影响

我厂两台660WM机组进行的脱硝超低排放改造，对减少氮氧化物的排放取得了显著成效，但是逃逸的氨气会生成硫酸氢铵并沉积在空预器中，导致空预器差压高，堵塞空预器，系统阻力增大，影响锅炉安全、经济运行。催化剂活性不高、内部存在烟气旁路、喷嘴及供氨管道、阀门、测量仪器等缺陷都会使氨逃逸较大。

1.3入炉煤种的影响

我厂近半年入炉煤质元素分析：接受基硫st，ar含量在2.3%，收到基灰分在35.8%，过高的灰分与硫份燃烧后会生成过多的硫化物，遇空预器出口温度在酸露点范围时附着在蓄热元件表面，造成空预器差压升高。

1.4输灰系统不畅

空预器处尾部烟道脱硝系统下部，低低温省煤器前，脱硝灰斗输灰系统严重不畅时，会导致烟气中过多的积灰流经催化剂、空预器，堵塞催化剂降低催化剂活性，使得氨逃逸增大，大颗粒积灰附着堵塞空预器蓄热元件，造成空预器差压增大。

1.5吹灰系统的影响

吹灰系统的影响一方面在蓄热元件高度上进行了解释，另一方面，吹灰器喷嘴与蓄热元件的高度也需在合理距离：300-400mm，较远的距离导致吹灰行程延长，吹灰效果差，较近的距离会吹损蓄热元件，导致换热效果不理想，损坏的波纹板堵塞换热通道，造成空预器差压升高，除此之外吹灰蒸汽带水也会导致差压升高。

1.6机组频繁启停

近几年火电形势不容乐观，现货交易市场残酷，深度调峰、频繁启停是火电的竞争力也是生命线。由于一般毎次启停机组时，锅炉都会排出温度约在70~80℃的烟气，因而致使空预器低温段出现由烟气中的硫酸蒸汽和水蒸汽结成的露水，从而导致内部蓄热元件粘连飞尘。同时，锅炉点火时，由于炉膛一般处于低温状态，锅炉飞灰中的大量煤粉尚未完全燃尽，为避免空预器蓄热元件积聚大量的未燃尽煤粉，长期持续地产生空预器蒸汽进行吹灰，导致低温烟的燃烧生成大量的水蒸汽与空预器蓄热元件低温段的吹灰蒸汽相遇后凝结，从而使其连大量的飞灰，促使空预器快速形成烟灰堵塞

1.7余热回收利用装置（低低温省煤器简称低省）的影响

布置在空预器后方的低低温省煤器增加了烟气系统的阻力，且在长期运行(5年)后泄露频发，自身差压极大且不均衡，加大对烟气的扰动，烟气流动不均且动力减弱在空预器冷热端出现短暂失衡，大量积灰沉积在蓄热元件内部。

2防止空预器堵塞的措施

2.1蓄热元件改造

2.1.1高度的优化

2022年6月份我厂对#1机组两台三分仓容克式预热器实施改造，蓄热元件高度由原来的1250mm(热),1050mm（冷）改为850mm(热)和1050mm(冷)，通过对元件板型进行优化改造，同时合理的进行元件分层优化，尽量把硫酸氢铵沉积区域控制在低温段，原设计的元件为三层布置，这样有一个典型的缺点就是当堵塞物出现在冷端层和中间层分界处或者出现在中间层时，下部吹器无法清理，上部吹灰器也无法清理，改造后，整个换热元件只分为两层，高温段采用碳钢，低温段采用搪瓷元件，这种布置带来如下好处：（1） 使硫酸氢铵沉积区全部在冷端，方便清洗（2） 吹灰和清洗介质对清洗单层传热元件效果良好。这是由于吹灰器介质未经过两层元件间的空隙空间而耗散能量，能量保持良好。（3） 改为两层可以减少元件包框架材料，能降低转子自重和提高转子内部空间利用率，可加高元件提高锅炉效率。

2.1.2板型的优化

热端元件板型采用东方锅炉新一代脱硝专用的高效低阻板型 DG4409，材质为 SPCC，高度选择为 850mm。冷端换热元件采用封闭式大通道板型 DG4407+DG4408，使用脱碳钢镀搪瓷材质，冷端元件高度选择为 1250mm，冷端采用带大波纹的防堵灰板型 DG4407+DG4408 板型，该板型兼具有良好换热特性和 NF6 直通道板型的防堵灰特性。是一种封闭单通道大波纹板型，因为硫酸氢铵的结晶区域在冷端，因此冷端元件一个很重要的设计是必须具备良好的清洁特性（对高压水压力损失小以及耐冲洗）。本次改造需增加冷端，以便将硫酸氢铵限制在单层的冷端元件以内，同时优化板型，以保证更好的金属壁温和换热能力。

2.2增设一二次风入口暖风器及广义暖风器

在空预器一、二次风入口增设暖风器及广义暖风器，提高空预器入口风温，将换热后空预器出口烟温控制在烟气酸露点以上。

2.3控制脱硝系统氨逃逸

2.3.1我厂原有的供氨系统采用热一次风混合尿素进行喷氨，热一次风含灰量较大，易造成喷氨蝶阀手动门堵塞，喷嘴弯头磨损等缺陷，对喷氨量及流场分布引起较大影响，2021年我厂对喷氨系统氨风混合系统进行改造，由稀释风机提供的干净清洁自然风替代热一次风，截止目前系统运行平稳，供氨系统缺陷大幅减少，降低由于供氨系统缺陷造成的氨逃逸及喷氨不均；2.3.2 2022年6月#1机组B+修期间，我厂将备用层催化剂全部更换，提高催化剂体量活性，减少氨逃逸。2.3.3在尾部烟道布置足够数量的氨逃逸探头，保证氨逃逸数据的准确可靠性，同时进行喷氨优化试验，精准喷氨是减少氨逃逸的重要手段。

2.4控制入炉煤硫份，将入炉煤硫份接受基硫St，ar含量在控制在1.8%以下，如果空预器的差压偏高，则需要调整给煤的类型，使用较高热值的煤，控制褐煤的填入量，由此减少氮氧化合物以及三氧化硫的产生量，相应的喷氨量以及ABS也会随之降低。同时，借助烟煤灰尘本身的硬度，可以有效清理换热元件上的烟尘。

2.5机组检修期间对蓄热包进行高压水冲洗，堵塞严重时可解包冲洗。在机组检修期间应根据蓄热元件堵塞情况，对其进行高压水冲洗，采用30~70Mpa的高压设备，采用普通水或PH＞11的碱水，如采用碱水，应在最后使用普通水清洗一遍，冲洗合格的标准是水质无明显灰尘杂质且PH＜6，蓄热元件打光透光率在90%以上。

2.6机组运行期间加强空预器吹灰器巡回检查，重点检查就地吹灰压力、吹灰器进退是否正常，发现缺陷及时处理，确保空预器吹灰效果，严禁蒸汽吹灰带水，保证吹灰器喷嘴与蓄热元件间距离符合标准要求且吹灰压力、频次合理。

参考文献

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