石全成，吳承剛，田永強

（1.國家電投集團新疆能源化工有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830063；2.中電投新疆能源化工集團五彩灣發(fā)電有限公司，新疆 烏魯木齊 831799）

某火電廠機組完成了超低排放改造，這也導(dǎo)致了600MW 機組回旋式空預(yù)器堵塞成為日常運行中的普遍現(xiàn)象。而其發(fā)生堵塞的原因是在外界溫度較低的環(huán)境下，脫銷系統(tǒng)中逃逸出去的氨會和煙霧中的三氧化硫發(fā)生反應(yīng)生成硫酸氫銨，而液態(tài)硫酸氫銨具備極強的吸附煙塵能力，其會與煙霧中的灰塵粒子結(jié)合，在溫度不斷降低的過程中，最終會凝結(jié)成固態(tài)附著在空預(yù)器冷端，隨著附著量的堆積，就會造成空預(yù)器的堵塞。在對空預(yù)器堵塞原因進行分析后，該火電廠技術(shù)人員立即提出了相應(yīng)的解決方案，使得空預(yù)器堵塞情況顯著好轉(zhuǎn)，進而確?；痣姍C組的安全運行。

1 600MW 空預(yù)器堵塞原因分析

1.1 脫銷系統(tǒng)氨逃逸率增加

依據(jù)我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，火電機組最低排放標(biāo)準(zhǔn)對于煙氣的要求為NOx≤50mg/m3。但從實際情況來看，由于火電機組AGC 在運行狀態(tài)下負荷一直處于變化狀態(tài)，且具有變動幅度較大、變化速度較快的特征，外加鍋爐送風(fēng)以及二次風(fēng)門擋板都采用的手動控制模式，鍋爐燃燒工況變大，常常會出現(xiàn)操作人員無法及時對鍋爐送風(fēng)量進行調(diào)整的問題，從而導(dǎo)致了SCR 入口處的煙氣含量變化較大，甚至?xí)霈F(xiàn)1000mg/m3的短時超高流量，相對應(yīng)SCR 的噴氨量也會在短時間內(nèi)劇增，造成氨逃逸的概率增加。此外，在進行超低排放標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試過程中噴槍霧化效果不良、鍋爐溫度分布不均，也會導(dǎo)致SNCR 的反應(yīng)效率降低，這會影響從SNCR 逃逸出來氨的反應(yīng)，從而致使SCR 氨逃逸的概率增加。

1.2 空預(yù)器冷端溫度較低

鍋爐運行過程中熱能最大的損失便是排煙損失，而為了提升鍋爐的運行效率，降低排煙溫度，通?；痣姀S都會在冬季將600MW 火電機組空預(yù)器冷端溫度設(shè)定在140℃（±5℃）區(qū)間范圍內(nèi)，而送風(fēng)機熱風(fēng)再循環(huán)系統(tǒng)只有在外界環(huán)境溫度低于10℃時才會開啟，這就會導(dǎo)致空預(yù)器冷端的溫度較低，對空預(yù)器造成低溫腐蝕。

1.3 入爐煤硫分和灰分含量高

燃煤電廠是以固態(tài)煤作為原料來進行發(fā)電的，一般來講，燃煤會占到電廠成本支出的70%以上，而為了降低燃煤的使用成本，電廠會采購一定量的高硫分、高灰分的劣質(zhì)煤，這就導(dǎo)致了入爐煤硫分高達2%以上，入爐灰分高達50%以上，這也是造成排放煙氣中三氧化硫和灰分較高的主要原因。

通過上述對空預(yù)器堵塞三種不同原因的分析，可以得出，脫銷系統(tǒng)中逃逸出來的氨和煙氣中含有的三氧化硫以及水蒸氣等進行反應(yīng)后會生成硫酸氫銨，反應(yīng)的化學(xué)公式為：NH3+SO3+H2O →NH4HSO4，液態(tài)化的硫酸氫銨具有極強的吸附性，可以和煙氣中的灰塵粒子進行快速結(jié)合，在外界溫度降低后附著在空預(yù)器上，進而造成空預(yù)器的堵塞。

2 空預(yù)器堵塞治理優(yōu)化技術(shù)

2.1 暖風(fēng)器技術(shù)

（1）工作原理。鍋爐暖風(fēng)器是一種采用汽輪機低壓抽汽來加熱空氣的熱交換器，通常鍋爐暖風(fēng)器都會安裝在送風(fēng)機出口和空預(yù)器入口之間，加裝暖風(fēng)器能夠有效地提高進入空預(yù)器的空氣的溫度，使得空預(yù)器內(nèi)壁溫度升高，進而提升了空預(yù)器冷端的綜合溫度，避免出現(xiàn)低溫腐蝕和硫酸氫銨凝結(jié)的問題。在火電機組啟動過程中，暖風(fēng)器通常都會作為輔助蒸汽熱源使用對一次風(fēng)、二次風(fēng)進行預(yù)熱，并在機組正常運行狀態(tài)下切換至機組的四級抽汽。由四級抽汽輸送過來的蒸汽通過調(diào)節(jié)閥后進入至暖風(fēng)器，凝結(jié)的水分則會通過疏水器排放至疏水箱，在利用疏水泵泵入高壓凝氣器或者低壓加熱器中。

（2）暖風(fēng)器技術(shù)優(yōu)缺點。優(yōu)點：可以有效地提升空預(yù)器冷端的綜合溫度，改善空預(yù)器堵塞的情況；提升熱一次風(fēng)和熱二次風(fēng)的溫度，提升鍋爐運行的熱效率。缺點：由于暖風(fēng)器需要安裝在二次風(fēng)道中，為了確保具有較高的換熱效率，各個設(shè)備布置得較為緊密，這無疑會增加風(fēng)道的阻力。對于600MW 火電機組來講，暖風(fēng)器阻力增加約200 ～300Pa，增加用電量約0.02%。此外，暖風(fēng)器在運行過程中還存在泄漏、堵灰的風(fēng)險，對火電機組的安全運行帶來較大的隱患。

2.2 煙冷器-暖風(fēng)器技術(shù)

（1）工作原理。煙冷器通常都會加裝在鍋爐尾部煙道的受熱面上，凝結(jié)的水珠在煙冷氣內(nèi)吸收排煙的熱量轉(zhuǎn)化為水蒸氣返回凝結(jié)水系統(tǒng)中，同時，會降低排煙溫度，進而達到節(jié)能降耗的目的。煙冷器-暖風(fēng)器的工作原理與暖風(fēng)器相同，不同之處在于該技術(shù)路線中，暖風(fēng)器熱源采用的是煙冷器所回收的熱量，因此不會增加燃煤的消耗量。

（2）煙冷器-暖風(fēng)器技術(shù)優(yōu)缺點。優(yōu)點：采用該技術(shù)可以提升預(yù)冷器冷端的綜合溫度，緩解空預(yù)器的堵塞狀況，并同時提升熱一次風(fēng)和熱二次風(fēng)的溫度，提升鍋爐運行的熱效率。此外，由于該技術(shù)采用的熱源來自煙冷器，因此還能夠在一定程度上降低煤耗。缺點：在該技術(shù)路線中，煙冷器安裝在二次風(fēng)道，暖風(fēng)器安裝在尾部煙道，為了確保具有較好的換熱效率，風(fēng)道結(jié)構(gòu)布置較為緊湊，對于600MW 火電機組來講，煙冷器增加阻力約為400 ～500Pa，增加用電量約為0.04%；暖風(fēng)器阻力增加約200 ～300Pa，增加用電量約0.02%。此外，由于煙冷器安裝在了尾部煙道中，這會導(dǎo)致煙氣溫度過低，使得空預(yù)器低溫腐蝕情況加重，提高了泄漏和堵塞的風(fēng)險。

2.3 空預(yù)器風(fēng)量分切技術(shù)

（1）工作原理?？疹A(yù)器風(fēng)量分切是一種利用空預(yù)器自身運行過程中所產(chǎn)生的熱風(fēng)對冷端蓄熱板進行加熱來防治空預(yù)器堵灰的一種技術(shù)。具體來講，熱風(fēng)加熱的對象為處于最冷狀態(tài)下的空預(yù)器冷端蓄熱板。該技術(shù)實施的流程為：首先，在空預(yù)器上分隔出一個分切風(fēng)分倉，并在分倉上安裝分切風(fēng)道，通過分切風(fēng)機帶動風(fēng)道內(nèi)的空氣循環(huán)，此時，分切風(fēng)會在空預(yù)器熱端吸收熱量，形成溫度在300℃左右的熱風(fēng)，當(dāng)熱風(fēng)進入空預(yù)器冷端后，會放出熱量來對其進行加熱，如此循環(huán)往復(fù)，將空預(yù)器熱端所產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)移至冷端，便可以解決冷端溫度過低的問題。

（2）風(fēng)量分切技術(shù)優(yōu)缺點。優(yōu)點：采用該技術(shù)路線可以有針對性地對空預(yù)器冷端即將結(jié)露的部位進行加熱，有效解決空預(yù)器在低溫下結(jié)露、堵塞的問題。且采用該技術(shù)無須借助外部熱源，只需將空預(yù)器所產(chǎn)生的熱量進行轉(zhuǎn)移即可，對于排煙溫度產(chǎn)生的影響較小。此外，在經(jīng)過對空預(yù)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造后，分切風(fēng)倉和煙氣側(cè)之間的壓差會比一次風(fēng)側(cè)和煙氣側(cè)的壓差低，這就使得排出煙氣泄漏至空氣中的量大大減小，降低了空預(yù)器的漏風(fēng)率，有助于達到既定的排放標(biāo)準(zhǔn)。缺點：該技術(shù)需要安裝2 臺400kW 分切風(fēng)機，且該風(fēng)機電機的額定電流較大，會增加火電廠的用電量。

2.4 熱風(fēng)再循環(huán)技術(shù)

（1）工作原理。熱風(fēng)再尋循環(huán)技術(shù)指在空預(yù)器二次出風(fēng)口處增加一段風(fēng)道，風(fēng)道另一端連接至空預(yù)器冷風(fēng)入口處，然后將預(yù)熱器產(chǎn)生的熱風(fēng)分出一部分和入口的冷風(fēng)混合，來提高入口的溫度。熱風(fēng)再循環(huán)技術(shù)的工作原理如圖1 所示。

圖1 熱風(fēng)再循環(huán)系統(tǒng)示意圖

（2）熱風(fēng)再循環(huán)技術(shù)優(yōu)缺點。優(yōu)點：采用該技術(shù)路線改造成本較低，僅僅安裝一段風(fēng)管便能夠解決空預(yù)器冷端溫度過低問題，且即便是停用該系統(tǒng)，也不會對空預(yù)器的正常運行產(chǎn)生影響。缺點：熱風(fēng)再循環(huán)會使得風(fēng)機入口風(fēng)量加大，導(dǎo)致預(yù)熱器二次風(fēng)側(cè)阻力增大，會對風(fēng)機功耗造成一定的影響。此外，該技術(shù)雖然改造較為簡單，但對于風(fēng)機入口處溫度的提升幅度也較小，很難滿足寒冷冬季空預(yù)器冷端溫度的需求。

2.5 空預(yù)器熱風(fēng)清洗技術(shù)

（1）工作原理?？疹A(yù)器熱風(fēng)清洗技術(shù)主要指對一次風(fēng)和二次風(fēng)進行清洗，首先，在熱一次風(fēng)管路上分出一部分熱風(fēng)；其次，在冷端二次風(fēng)側(cè)設(shè)置一個單獨清洗倉，采用循環(huán)風(fēng)道將一次側(cè)的熱風(fēng)引入清洗倉中，以熱風(fēng)和冷風(fēng)之間的壓力差為循環(huán)動力，迫使熱風(fēng)混入二次風(fēng)內(nèi)，最后進入爐膛?？疹A(yù)器熱風(fēng)清洗技術(shù)是利用蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽，通過高壓泵送入空預(yù)器內(nèi)的熱交換器中，使蒸汽溫度升至400℃以上，并將冷凝水排放到清洗槽內(nèi)，進行沖洗、烘干。經(jīng)過一段時間的運行后，由于煙氣中含有一定質(zhì)量水分，容易造成空預(yù)器結(jié)垢堵塞甚至損壞空預(yù)器，直接影響鍋爐安全穩(wěn)定運行。

目前，對于空預(yù)器結(jié)垢堵塞問題的解決方法主要有兩種：①降低煙氣中的含濕量或采用濕式靜電除塵技術(shù)；②采用蒸汽吹灰或吹洗裝置。

這兩種方法都存在一定缺陷：①清洗效率低、能耗高；②難以徹底清除沉積在空預(yù)器內(nèi)壁上的水垢和鐵銹；③需要額外增加設(shè)備成本。針對上述問題以及國家對環(huán)保工作的要求，提出了新型空預(yù)器熱風(fēng)清洗技術(shù)。該清洗技術(shù)利用空氣加熱、吹灰和蒸汽除油來清洗空預(yù)器機內(nèi)結(jié)垢和積渣，將原來需要采用水煤氣洗或高壓水沖洗等方法才能完成的除垢工作轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣油瓿傻墓ぷ鳌Ｔ撉逑醇夹g(shù)主要適用于空預(yù)熱器結(jié)垢嚴重且采用噴吹空氣除垢難以清除時使用，具有效率高、清洗徹底、環(huán)保安全等特點。該清洗裝置由空預(yù)器本體、風(fēng)管系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)和除油系統(tǒng)四部分組成。其中空預(yù)器本體包括外殼體及外殼體下段；風(fēng)管系統(tǒng)包括風(fēng)管、空氣管組和吹灰管組；吹灰系統(tǒng)包括空氣吹灰閥、壓縮空氣供氣閥及控制閥門等設(shè)備；除油系統(tǒng)包括過濾器和除油盤等設(shè)備。利用高溫?zé)犸L(fēng)將清洗劑送入空預(yù)器物體內(nèi)，對空預(yù)器內(nèi)壁水垢進行全面高效沖刷及清潔去除；同時利用熱風(fēng)將吹灰裝置產(chǎn)生的干燥高壓蒸汽送至清洗槽內(nèi)，以清除在空預(yù)熱器內(nèi)部沉積的灰垢，實現(xiàn)除鐵除硫等效果。

（2）空預(yù)器熱風(fēng)清洗技術(shù)優(yōu)缺點。優(yōu)點：采用該技術(shù)路線的改造成本較低，且操作方法簡單，對空預(yù)器冷端蓄熱元件溫度的提升作用較為明顯。缺點：由于清洗熱風(fēng)來自熱一次風(fēng)管路，如果其本身風(fēng)量就較小，則對于冷端溫度提升效果不夠，而如果熱一次風(fēng)量較大，則會導(dǎo)致熱一次風(fēng)管路風(fēng)量不足，會對燃煤機組的正常運行產(chǎn)生較大的安全隱患。由此可以看出，對熱風(fēng)抽取量的控制問題會成為影響該技術(shù)應(yīng)用成效的關(guān)鍵，但出于機組運行安全性考慮，在實際生產(chǎn)中不建議采用該種方式。

3 結(jié)語

綜上所述，空預(yù)器堵塞是燃煤電廠十分普遍且嚴重的一個問題，空預(yù)器長時間的堵塞不僅會導(dǎo)致發(fā)電機組功耗增加，同時也會影響機組運行安全，如果不能及時采取對應(yīng)措施緩解空預(yù)器的堵塞，將會給燃煤電廠帶來較大的財產(chǎn)損失。因此，只有針對空預(yù)器堵塞發(fā)生的原因進行深入的分析，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合機組運行狀況制定出科學(xué)、合理的空預(yù)器堵塞的防治策略，做到對空預(yù)器運行狀態(tài)的實時監(jiān)測，才能夠確保其安全、穩(wěn)定運行。