零成本在线清理空预器硫酸氢铵的方法研究

零成本在线清理空预器硫酸氢铵的方法研究

丘子枫

广东能源集团天然气有限公司  广州省广州市    510000

摘要：为解决空预器积灰堵塞、差压升高问题，规避由此引发的空预器维护成本上升、使用寿命缩短风险，保证电厂生产工作的顺利推进，文章简要介绍案例项目背景，以珠海金湾发电公司600MW超临界火力发电机组为应用案例，进行了深入系统地研究，分析空预器差压升高的主要原因，然后归纳可用的空预器差压升高在线处理方法，提出在线调节空预器受热面温度、在线提高空预器吹灰压力等建议。结果显示经过处理后空预器各个负荷阶段的差压均维持在较低水平，600MW负荷时，差压平均降低14.1%，排烟降低约16.74℃，锅炉效率提升约0.84%，且在线处理未产生任何清理费用。说明文章所述的在线处理方法对于空预器差压升高治理确有成效，能够满足空预器零成本高效维护需求，实践中可以加强研究和应用。

关键词：空预器；差压升高；零成本；在线处理

0引言

差压升高是空预器运行管理过程中较为多发的一类风险问题，升高后不仅会引发一次风机电流上升情况，还会威胁到锅炉的安全运行，降低电厂发电的经济性和安全性。当前对于空预器差压升高的处理方法是较为多样的，部分电厂会采用蓄热元件更换方式，能够较好地排除差压升高隐患，处理较为直观和彻底，但操作时需要停机处理，备品和检修成本相对较高。还有部分电厂会采用在线高压水冲洗方式，冲洗压力一般控制在10-15MPa，虽然无需中途停机，但冲洗压力过大可能会损坏蓄热元件，或者引发堵塞加剧等状况[1]，实用效果并不理想。新时期空预器运行安全性要求上升，如何寻求更加经济、便捷的空预器差压升高在线处理方式，成为了诸多电厂关注的焦点，有必要进行深入探究。

1案例项目背景

珠海金湾电厂#4锅炉配备了2台容克式三分仓回转型空预器（型号：2-32VI(50°)-82"），换热元件分三层布置：热端传热元件（高300mm+900mm）和冷端涂搪瓷传热元件（高1000mm），采用选择性催化还原法（SCR）进行脱硝处理，处理环节NH3会与燃烧产生的NOx发生反应，生成N2及H2O副产物，将装置出口部分的烟气NOx浓度控制在50mg/m3以下，确保生产过程满足环保要求。这种模式处理效率高、二次污染小，因此获得了诸多电厂的青睐。但系统运行环节也具有一定局限性，当温度超过300℃时，可能会发生副反应，进而生成硫酸氢铵（NH4HSO4）等物质。这种物质黏度相对较高，一旦与燃烧环节产生的灰分结合后，将会大面积附着在空预器换热元件上，带来积灰堵塞、空预器差压升高等情况。对项目#4炉空预器进行监测发现，4A/4B空预器差压最高达3000/3500Pa，由此带来的风量、负压周期性波动现象非常明显，风烟系统电耗也有所上升，亟需采用可靠安全的处理方式进行适当干预，以确保空预器运行效益的提升。

图1  案例项目风烟系统结构示意图

2空预器差压升高在线处理方法应用思路

2.1在线调节空预器受热面温度

从空预器运行情况看，脱硝系统喷氨过量是引发NH4HSO4产量上升的关键成因，大量氨逃逸导致NH4HSO4副产物出现，与灰尘结合之后出现积灰堵塞情况。NH4HSO4的凝固点为147℃，且空预器冷端换热元件温度较低，能够满足NH4HSO4的冷凝条件，长此以往灰尘堆积，便会带来差压上升的状况。再加上近年来我国环保要求提高，电厂装配的脱硝系统存在一定的喷氨设计余量，进一步加大了NH4HSO4的产生概率。在线处理时，主要考虑到NH4HSO4气化温度为235℃，因此对空预器受热面冷端进行了升温处理，热源主要为吹灰蒸汽（由后屏过热器提供），升温后冷端可以达到250℃，能够较好地解决NH4HSO4冷凝问题。注意在线处理时，冷端吹灰调节提升阀是全程全开的，并要进行连续吹灰，能够确保蒸汽温度达标。这种模式下利用的吹灰蒸汽由锅炉产生主蒸汽提供，在高温状态下促进硫酸氢铵的升华，不会产生额外的费用支出，符合“零成本”标准。

2.2在线提高空预器吹灰压力

面对空预器差压升高问题，传统处理方式多为高压水离线冲洗，本次同样开展了冲洗处理干预活动。其中A空预器冲洗4天，B空预器冲洗3天，结果显示机组启动后，A空预器差压维持在1600Pa～2000Pa，B空预器差压1200Pa，但系统运行约一周后，差压开始持续升高，无法根本解决差压升高问题。结合试验数据和现场排查结果分析，是因为空预器换热元件使用寿命近10年，仅靠高压冲洗无法使流通面恢复正常状态，清洗不彻底还会导致空预器中间层的二次堵塞，4A空预器中间层换热元件至少60%以上有堵塞已无法通过目前的离线冲洗方式解决。冲洗时换热元件流通面无法贯通，机组运行中空预器差压继续攀升。

在技改环节，主要采用了连续吹灰策略方法，调节提升阀全开不节流，将原本空预器冷、热端吹灰压力从1.2Mpa提升至2MPa，进行连续吹灰，与升温操作相结合能够起到较好的处理效果。此外，针对氨逃逸过量问题和NH

4HSO4产量过大问题，在线处理时也加强了脱硝喷氨的调平工作[2]，在入口烟气温度较高的情况下喷氨，能够减少NH4HSO4冷凝附着几率，减轻温升吹灰处理压力。

3空预器差压升高在线处理方法应用成效

为验证空预器受热面温升与连续吹灰在线调节技术结合使用的情况，本次进行了专门的应用试验和观察。结果显示，对空预器冷端、热端进行15次连续高温高压吹灰后，4A/4B空预器差压由最高3000/3500Pa下降到2300/1850Pa，效果十分明显（见图2）。且在线处理模式也缩短了空预器停机冲洗时间，节省了冲洗费用和停机处理费用，吹灰蒸气由锅炉主蒸汽提供，也不会产生额外的处理费用，“零成本”优势十分明显。若按满负荷年运行4000小时数计算，应用新方法后，电厂可以节约原煤9475.2吨，节省发电成本947.5万元，经济效益有所提升。

图2  4A、4B空预器差压曲线变化图

4结束语

综上所述，新型差压在线处理方式的应用能够零成本解决空预器积灰问题，规避由此引发的差压上升、空预器运行经济效益下降风险，为电厂的平稳运行提供保障，实践中务必要给予充分重视。要着重分析硫酸氢铵的物理化学特性，明确其在空预器机会堵塞中所扮演的角色，根据硫酸氢铵特点对应调节空预器受热面温度，同时调节吹灰压力，对设备进行连续吹灰处理，使其在短时间内快速高温气化升华。保证空预器的高效高质运行，保证供电效益的综合提升。

参考文献：

[1]方吉,吴顺,李泽峰. 700 MW超临界锅炉空预器差压高治理 [J]. 江西电力, 2021, 45 (08): 51-53+56.

[2]张同喜. 燃煤电厂空预器差压升高在线处理浅析 [J]. 电力设备管理, 2021, (06): 81-82.