浅谈对空预器堵塞问题的认识

浅谈对空预器堵塞问题的认识

曹巍

（国家能源集团宿迁发电有限公司，江苏，宿迁， 223800 ）

摘要：从本电厂空预器堵塞情况出发，多点分析并调研其他电厂空预器运行情况，并提出一些预防措施。

关键词：空预器；堵塞原因；预防；措施

一、空预器运行现状

1、目前电力行业发展日趋清洁化、智能化、国际化、市场化。清洁能源装机比重将明显提高，燃煤机组将逐步成为调峰机组，机组面临频繁启停调峰、低负荷深度调峰，逐步导致空预器运行环境变差，加剧空预器堵塞及低温腐蚀现象。

2、近年来，燃煤机组使用煤价格持续走高，为降低燃料成本，高灰、高硫、低热值经济煤种的开始进行大面积掺烧，同样恶化空预器运行环境，加剧空预器堵塞及低温腐蚀现象。

3、电力低碳环保要求日益严格，随着燃煤机组超低排放改造设施投运（SCR）及机组负荷波动频繁，近期燃煤电厂空预器发生堵灰大部分原因是由于提高脱硝效率导致的氨的投放量增加，从而导致氨逃逸率高，最终在空预器换热元件上形成硫酸氢氨。

二、空预器低温腐蚀及堵灰因素

1、煤质中含有硫份，在燃烧过程中,硫份有70%～80%会形成SO2及SO3，其中SO3与烟气中的水蒸汽形成硫酸蒸汽，而大量硫酸蒸汽会凝结在低于烟气露点的低温受热面上，引起腐蚀。

2、空预器阻力上升多由堵灰引起，目前运行的燃煤锅炉绝大部分采用SCR脱硝方式，在脱硝系统运行过程中，由于NH3逃逸是客观存在的，逃逸的NH3与烟气中的SO3和水形成大量的硫酸氢氨，而且液态的硫酸氢氨捕捉飞灰的能力极强，极易造成冷端元件堵灰，从而导致空预器运行阻力升高。

经验表明，当氨的逃逸量为1ppm以下时，硫酸氢氨生成量很少，空预器堵塞现象不明显。测试结果表明，若氨逃逸量增加到2ppm，空预器运行半年后其阻力增加约30 %;若氨逃逸量增加到3ppm，空预器运行半年后阻力增加约50 %，对引风机也会造成较大影响。

3、如果空预器冷端平均温度较低，造成硫酸氢氨沉积段上移，会影响吹灰器的吹扫效果，同时冷端平均温度较低时会造成空预器冷端结露和低温腐蚀。特别是冬季，空预器入口风温较低，这也是空预器积灰的主要原因。

4、机组启停频繁或长期低负荷运行，空预器吹灰不及时，吹灰方式或吹灰蒸汽参数不满足设计要求，造成吹灰效果不佳，导致空预器积灰严重。

三、空预器堵灰的危害

1、 空预器积灰后，使传热恶化，排烟温度升高，排烟热损失增大，降低锅炉热效率，灰垢焦渣的热阻是金属热阻的400倍，一般受热面积灰、结焦每增加1mm就多耗 2 %～3 %的燃料，并降低锅炉寿命。

2、空预器堵灰，增加烟风道流动阻力，增加了风烟系统辅机的电耗，由于空预器堵灰，为了保持炉膛微负压，则空气预热器与送风机之间风道负压就要增大，可能导致该部位烟道内凹、膨胀节损坏，轻则降低锅炉出力，严重则被迫停炉。

3、空预器堵灰后会促使受热面金属产生低温腐蚀。

4、空预器堵灰后，严重时引风机无调节余量，致使炉膛负压难以维持，影响机组正常接带负荷，同时将影响到整个机组的安全运行。目前机组调峰启停频繁，若已经存在堵灰问题，在点火初期，整个炉膛负压温度较低，大量未燃尽的油雾、煤粉滞留在空预器中，造成火灾，烧坏空预器的事故在全国各电厂也曾发生过多次。

四、空预器堵灰解决办法

1、尽量减少燃烧高硫份、高灰份煤质。应根据锅炉燃烧对煤质的要求，合理掺配，使混煤性能指标达到或接近锅炉的设计煤种要求，此外运行中应根据煤质变化，及时进行燃烧调整，保持合适的过量空气系数，减少SO3生成，从而最大限度地降低空预器的腐蚀。

2. 严格控制SCR系统氨逃逸率。加强SCR系统运行控制，检查SCR系统喷氨装置实际运行是否满足设计要求，时时监控氨逃逸率，保证在设计值内，且尽量控制在2ppm以下，避免过多逃逸的NH3与烟气中的SO3和水形成的硫酸氢氨对空预器冷端传热元件造成的腐蚀和堵灰。

3、空气预热器应设计配套有完善合理的吹灰系统，注意吹灰蒸汽压力应按规定控制压力，吹灰工作前应充分疏水，疏水温度应满足吹灰过热度。若空预器出现堵灰现象，不可盲目提高吹灰频率或吹灰压力，否则会缩短传热元件的使用寿命甚至疲劳损伤，特别是冷端搪瓷传热元件，空预器堵灰经常与传热元件损坏同时发生。

4、合理投用暖风器或热风再循环等冷端保护装置。当机组低负荷或环境温度较低时，通过调整暖风器出力提升空预器冷端平均壁温，降低低温腐蚀的影响，不仅可以有效提升传热元件的使用寿命，而且可以保证元件表面的光洁度，有利于提升吹灰效果，避免积灰。目前多数燃煤机组皆增加了低省联合暖风器系统，部分电厂增设了省煤器烟气旁路挡板，以有效提高空预器冷端平均壁温。

5、“3.5分仓”防堵灰改造

3.5分仓防堵灰改造”技术架构在传统三分仓空预热器基础上在冷端二次风侧内增设一个“防堵灰分仓”从而在冷端形成四分仓结构而热端仍保留三分仓结构。“3.5分仓”由此得名。将热一次风（自流）或者热二次风、热端漏风（风机增压后）接入“防堵灰分仓”内，使热风从防堵灰分仓的喷风口高速喷出，吹扫并加热冷端局部蓄热元件，通过“高温气化酸液、高速剥离灰粒”方式，根治空气预热器堵灰顽疾。

6、利用提高单侧烟温解决空气预热器堵塞

山东某电厂根据硫酸氢氨物理特性，利用增大热解侧引风机出力、降低热解侧送风机出力的手段提高单侧烟温提高空预器冷端温度至硫酸氢铵露点温度，对空预器堵塞物硫酸氢铵进行高温热解，同时在热解期间辅以空预器连续吹灰，清除换热元件上附着的失去粘性的浮灰，降低空预器阻力。结果在锅炉蒸发量相同的情况下，热解后空预器差压明显下降，降幅为1.15kPa；热解后引风机总电流较热解前减少73.19A，送风机电流下降至17.2A，均下降明显；热解后空预器投入连续吹灰次数减少且锅炉效率提高降低煤耗约1.5g/kWh，节约厂用电0.3%，全年节约资金约792万元。

7、SCR脱硝系统喷氨优化调整

为解决负荷变化直接影响脱硝系统入口烟气流场，导致喷氨匹配较差，造成脱硝系统氨逃逸率升高而引起空气预热器堵灰等，山东某电厂对#1、#2机组在600 MW负荷下进行了现场喷氨优化调整试验；对脱硝NOx分布进行检测，用于了解和分析烟气流场的优化效果及NOx在烟道内的分布情况。在320 MW工况下进行了验证试验。结果表明：喷氨优化后，反应器A、B出口的NOX质量浓度分布均匀性均有明显提高，其相对标准偏差分别由27．8％、20．2％降低到16．2％、14．6％；反应器A、B两侧的平均氨逃逸率分别下降了63．6％和64．3％，优化效果显著。

8、换热元件优化改型

由传统换热元件人字纹波形的元件改为封闭流道、防堵灰、易清洁的TC1A波形。该波形保留了封闭通道换热元件吹灰深度大的优势，同时增加了1/3至1/4的通灰直通道，有助于提高吹灰气流贯穿传热元件的能力，降低运行阻力，并且更易清理干净。此外通灰槽增加后，换热元件板的支撑点变多，元件更加紧密，同等条件下，有效的提升了元件的耐气流冲击性，大大延长了其使用寿命。

五、结束语

空预器堵灰对锅炉的影响问题，不是简单改造就可以解决的，这需要不断的总结实践经验，按照一些最基本的操作规则进行，才是根本。本文结合实际，通过分析空预器堵灰对锅炉的影响，结合脱硝等方面的问题进行了科学化讨论，这对于电厂提高空预器防堵灰方面起到积极的推动作用。

参考文献

1. 宋光辉. 空预器堵塞原因分析及预防措施. 装备制造技术 2015

2. 宋廷. 火电厂空预器堵塞原因及预防措施分析. 科技创新与应用 2020