（大唐贵州发耳发电有限公司 贵州省六盘水市 553017）
摘要：为了适应环保新要求，600MW机组锅炉增加了脱硝装置，相继对脱硝装置进行超低排放改造。改造后，锅炉空气预热器在运行过程中经常会发生积灰堵塞的问题，造成空气预热器压差偏大，引起风机耗电增加、喘振失速等问题，严重影响机组的正常运行。基于此，本文依据运行现状，针对脱硝对空气预热器影响导致积灰堵塞的原因进行了深入分析，提出了有效的对策措施；以及介绍改造后设备系统的运行维护、操作方法及相关注意的问题，希望能为同类型机组的运行提供借鉴、参考及帮助。
关键词：锅炉脱硝；空气预热器；防堵风机；升温清堵
1 前言
大唐贵州发耳发电有限公司（以下简称发耳公司）2×630+2×600MW锅炉为上海锅炉厂有限公司引进美国CE公司技术并在总结了贫煤锅炉的设计、制造和运行的基础上进行优化设计和制造的SG-2028/17.5-M916型锅炉，燃烧器为低氮燃烧器，空气预热器为三分仓容克式空气预热器，空气预热器转子直轻13492mm，转子反转。空气预热器发生堵塞，会引起一次风、二次风风压增大、炉膛负压难以维持，并出现大幅度波动，严重时导致送、引风机发生喘振、一次风压大幅周期波动，一次风管有堵塞危险，严重影响锅炉运行中的安全。空气预热器堵塞还会造成锅炉排烟温度升高，风烟系统阻力增加，一次风、二次风正压侧和烟气负压侧的压差增大，增加了空气预热器漏风，堵塞严重还会影响锅炉的带负荷能力,引起风机电耗增加，排烟温度升高锅炉热效率下降。解决锅炉空气预热器堵塞，提高锅炉效率，提升机组运行的经济性，保证锅炉安全稳定运行，是火力发电企业的迫切需要。现大容量机组的空气预热器绝大部分选用分仓容克式空气预热器来加热一、二次风，同时降低排烟温度。空气预热器传热元件采用波纹片，波纹片之间的间距相对较小，容易产生积灰堵塞。因此，找出脱硝对空气预热器的影响因素，并采取对策，保证空气预热器正常运行，对于提高机组运行的安全性、稳定性、经济性具有重要的意义。
为提高空气预热器运行的可靠性，进而降低风机电耗、提高锅炉热效率，提高机组运行的经济性。同时，避免送、引风机发生喘振、一次风压大幅周期波动、一次风管发生堵塞，保证机组安全稳定运行。提升机组带负荷能力，降低机组厂用电消耗量，降低供电煤耗。故根据设备运行工况针对空气预热器堵塞原因进行分析，特对三分仓容克式空气预热器进行改造，同时采取其他有效措施防止空气预热器堵塞。在这里针对空气预热器改造、防堵塞采取的措施及改造后带来的效益进行分析，本文简要介绍空气预热器改造及效益情况、运行操作、防堵措施执行及注意事项，为同类型机组的设备系统改造、防止空气预热器堵塞提供借鉴及参考。
发耳公司四台机组锅炉空气预热器改造后，增加了空气预热器防堵风系统，并结合空气预热器升温清堵、定期工作的执行，有效解决空气预热器运行中堵塞问题，空气预热器压差由100%负荷时的最高值3.5kPa降至对应负荷下的设计值1.3kPa以内，在相同负荷下，引、送风机电流下降，引、送风机未发生失速、喘振情况，从而空气预热器的可靠性得到提高，保证了机组安全、稳定、经济运行。证明了空气预热器增加防堵风系统改造是防止空气预热器发生堵的重要手段。
2 脱硝对空气预热器影响的分析
自锅炉增加脱硝装置以来，空气预热器压差偏大，在实施脱硝超低排放改造后，空气预热器压差偏大现象更加突出。高负荷时空气预热器压差高达3.5kPa，吹灰器投运及在线实施冲洗效果均不明显，原因分析如下。
燃煤锅炉炉膛内烟气中的SO2约有0.5～1.0％被氧化成SO3。增加脱硝系统后，催化剂在把NOx还原成N2的同时将约1.0％的SO2氧化生成SO3。其反应式如下：
2SO2+O2→2SO3
机组运行中，不可避免存在脱硝烟气流场不均匀、机组运行时间增加脱硝催化剂活性下降、机组长时间低负荷运行脱硝系统入口温度偏低、烟气中NOX测量不准确等原因，导致脱硝运行中喷氨量过大，引起脱硝反应器出口烟气中均存在的过多未反应完的逃逸氨（NH3），逃逸氨与烟气中的SO3、水蒸气反应生成硫酸氢铵或硫酸铵，其反应式如下：
2NH3+SO3+H2O→(NH4)2SO4
NH3+SO3+H2O→NH4HSO4
当烟气中的逸氨浓度远高于SO3浓度时，主要生成干燥的粉末状硫酸铵，不会对空气预热器产生粘附结垢。当烟气中的SO3浓度高于逃逸氨浓度时，主要生成硫酸氢铵。在150～220℃温度范围内，硫酸氢铵呈高粘性液态，易粘附在空气预热器传热元件上，同时会吸附烟气中的大量灰尘，从而使传热元件的通道变窄，严重时形成堵塞。空气预热器热端到冷端温度逐渐降低，其中部、冷端温度会降到150～220℃范围内，在这个温度范围内硫酸氢铵开始冷凝，在传热元件的表面上形成附加的吸附层。随着机组运行时间增加，空气预热器传热元件上的硫酸氢铵增多及大量的灰尘被吸附，导致传热元件的内部烟气流动通道变窄，且大量的硫酸氢铵及被吸附的灰尘在传热元件中部，导致空气预热器吹灰及在线冲洗均不能被除去，造成空气预热器堵塞。
3 解决空气预热器堵塞的措施
3.1 对空气预热器进行改造，增加防堵风系统
发耳公司利用空气预热器风量分切防堵灰技术对原三分仓容克式空气预热器进行改造，改造成四分仓容克式空气预热器，该风量分切防堵灰技术选择空气预热器冷端最低温度点，隔出一个独立的循环风分仓（约占10°），将这个分仓的冷、热端用风道连通，并安装循环风机带动风道内的空气循环，构成了防堵风系统。该系统利用空气预热器自身产生的热风对冷端传热元件进行加热，在传热元件转至烟气之前，提高冷端最低点的温度，使其高于酸结露点，避开酸结露区，降低低温结露；同时热风通过传热元件表面时可以将空气预热器冷端的结露或硫酸氢铵凝液蒸发，有效避免冷端低温腐蚀和硫酸氢铵集聚造成积灰堵塞。防堵风系统中的循环风对进入烟气侧传热元件单独加热的方式，加热更有针对性，可以使冷端温度大幅度提升，其温度升幅可达20～70℃。循环风在循环过程中先放热后吸热，相当于既不放热也不吸热，对排烟温度影响较小。循环风在循环分仓内闭式流通，不会对一、二次风和烟气产生影响。防堵风机采用变频调节或永磁调节，可根据空气预热器运行时的压差调整防堵风机转速，达到节能降耗目的。改造后，由于循环风仓与烟气侧的压差要小于一次风侧和烟气侧的压差，因此减少了烟气中漏入空气的量，降低了空气预热器漏风率。循环风在空气预热器内的高流速也对传热元件起到清扫的作用，系统设置了补灰系统，可以增加内循环风中的灰量，进一步提升对传热元件的清扫，确保传热元件不积灰。
3.2 对空气预热器进行升温清堵
空气预热器堵塞物主要是传热元件上附着的硫酸氢铵及吸附的灰尘，根据硫酸氢铵在温度发生变化时存在可逆的特性，即硫酸氢铵在147℃以下时呈固态、147～207℃呈液态、大于207℃呈气态。经过现场的反复升温清堵试验，将空气预热器升温超过220℃，使传热元件上附着的硫酸氢铵呈气态被烟气带走，可有效治理硫酸氢铵造成的空气预热器堵塞。具体的操作如下：
（1）机组负荷控制在400MW左右稳定运行，维持下层制粉系统稳定运行，炉前燃油系统可靠备用，升温前试投AB层各油枪，并检查油枪正常。
（2）将空气预热器气动马达电磁阀送电，检查气源压力正常，将电磁阀前后隔离门开出，并做好空气预热器盘车准备工作。相关专业管理人员到场，协调、指导升温清堵工作，相关专业技术人员现场配合升温清堵工作。
（3）操作时就地操作人员与主操保持通讯畅通，就地关闭空气预热器出口二次风挡板1、2，增加A、B送风机出力，两侧送风机出力保持一致，维持总风量稳定。加强对电除尘运行监视和调整，并做好粉尘超标及电除尘跳闸事故预想。加强对脱硫吸收塔入塔烟温监视，防止入塔烟温超限。
（4）空气预热器升温速率按每分钟0.5～1℃进行控制，防止由于膨胀不均造成空气预热器卡涩。注意监视空气预热器电流应平稳，如空气预热器电流波动较大时，暂停空气预热器出口二次风挡板关闭操作，等电流平稳后再进行关的操作。当空气预热器出口烟温到180℃时投入空气预热器连续吹灰。
（5）为了预防升温过程中电除尘及其它主要辅机发生异常，升温分四个阶段进行，即当空气预热器出口烟温达200℃、210℃、220℃、230℃后分别维持运行2小时，检查电除尘、脱硫、送、引、一次风机及空气预热器运行无异常后方可进行下一阶段升温操作。
（6）如升温清堵侧的空气预热器出口二次风挡板1、2均关闭后，空气预热器出口烟温达不到220℃以上，则关闭空气预热器出口一次风挡板。还不满足时，逐块关小未进行升温清堵侧空气预热器进口烟气挡板以满足进行升温清堵侧空气预热器出口烟温。
（7）升温清堵结束后，恢复系统原运行方式，并对所属系统进行全面检查，确保各设备运行正常。
3.3 运行调整及其他相关措施
（1）脱硝喷氨投入自动，控制脱硫侧NOX浓度的同时尽可能的降低喷氨量，若脱硝喷氨自动跟踪不好时，采用手动调节并通知热工专业处理。
（2）锅炉加强燃烧配风调整，尽可能降低脱硝进口NOx浓度。机组升降负荷、启停磨煤机、给煤机堵断煤等情况下加强脱硝进口NOX的调整，严禁喷按量大幅变化。
（3）运行人员加强对防堵风机的运行巡检及监视，根据防堵风机运行振动情况维持防堵风机在较高转速运行。
（4）运行人员加强对脱硝进出口NOX、氧量、烟气流量，喷氨流量、氨逃逸量的监视，发现热工测点有异常时及时联系热工人员处理。
（5）空气预热器差压开始有上升趋势，在相同负荷下较正常值高0.3kPa时及时开展升温清堵工作。
（6）机组停运具备条件时，热机负责对空气预热器堵塞情况检查，对空气预热器进行冲洗及相关缺陷处理，对脱硝喷氨格栅喷孔堵塞情况全面检查、疏通，由运行与检修专业管理人员共同验收确认冲洗效果和缺陷处理情况。
（7）热工人员每周对脱硝出口NOX取样管进行定期吹扫，存在堵塞无法吹通的及时联系热机配合疏通；运行人员巡检时检查脱硝取样点是否发生堵塞，存在堵塞的联系热工人员疏通。
（8）正常情况下，每季度对各台炉进行一次脱硝喷氨调平，在脱硝喷氨异常的情况下立即进行喷氨调平。
4 对空气预热器改造及采取相关措施后的效果
之前发耳公司空气预热器频繁发生堵塞，空气预热器差压在2.5kPa左右，一度高达3.5kPa以上，机组带负荷能力明显下降。引、送、一次风机电流增加总和可达60～170A，导致厂用电率升高，由于空气预热器发生积灰堵塞，换热效果降低，引起排烟温度升高，最高升至152℃，漏风加剧，漏风率升至12%左右。空气预热器堵塞后引起锅炉运行中炉膛压力波动大，炉膛负压波动增大至-100～+500Pa，容易导致炉膛燃烧不稳熄火事故发生。自防堵风系统投入运行后，结合升温清堵、定期工作的执行，空气预热器压差均始终维持在设计值1.3kPa以下，空气预热器漏风率均达到设计值6.0%以内，引、送、一次风机电流未呈上升趋势，防堵效果良好，彻底解决锅炉增加脱硝系统以来空气预热器频繁发生堵塞的严重问题。通过实施该防堵技术改造前后经济性对比分析，改造后该机组综合排烟温度降低8.6℃，锅炉效率可提高0.3%，厂用电率降低0.099%，每年可产生经济效益300万元以上。
5 结论
本文对600MW机组锅炉脱硝对空气预热器影响进行了分析，提出了设备改造措施，发生堵塞时的处理措施及方法，并从运行调整、监视、定期工作上提出控制氨逃逸率的措施，对空气预热器进行升温清堵的操作及注意事项进行了详细介绍。现经设备改造及采取升温清堵、定期工作执行措施后，改善了空气预热器的工作环境和工作状况，成功解决空气预热器频繁堵塞问题。保证了机组的安全稳定运行，提高了机组运行的经济性，为节能减排作出巨大贡献。
参考文献：
[1] 华东电业管理局，锅炉运行技术问答，中国电力出版社，1997
[2] 朱全利，锅炉设备及系统.国电力出版社，2006
[3] 刘禹鹏，600MW锅炉空气预热器积灰堵塞原因分析及预防探索，科技与企业，2016，（9）213-214
[4] 大唐贵州发耳发电有限公司企业标准《600MW机组集控运行规程》（Q/CDT-FEPC 10301001-2020）
[5] 中国大唐集团公司火电机组能耗指标分析指导意见