高连达 于龙 端木昭勇 苏德 韩双江
达赉湖热电公司 内蒙古 满洲里 021400
摘要：几年来火电行业超低排放改造以来，对于安装SCR脱硝装置的机组在调峰低负荷运行条件下，极易造成喷氨过量。氨逃逸的存在，对空预器冷端生成硫酸氢氨（NH4SO4），硫酸氢氨是导致空预器堵塞的主要原因，硫酸氢沉积物附着导致空预器堵灰局部堵塞现象。本文结合满洲里达赉湖湖热电公司空预器存的堵塞进行分析，并提出改进实施方案，改善空预器堵塞状况。
关键词：空预器，氨逃逸，SCR脱硝装置
1.机组概述及原因分析：
满州里达赉湖热电公司设计选用HG-670/13.7-HM18锅炉，燃用设计煤种为三斜矿煤系超高压参数单锅筒自然循环锅炉，单炉膛，一次中间再热，平坦衡通风，室内布置，固态排渣，锅炉与200MW汽轮发电机组成单元机组。锅炉配套空气预热器(以下简称空预器)为管式空预器，空预器分三层布置。机组在2015年度完成脱硝改造，每台锅炉布置套SCR(选择性催化还原)脱硝装置，以液氨作为还原剂，布置在锅炉省煤器与空预器之间的高尘区域，烟气竖直向下流经SCR装置，反应器本体内为3层催化剂支撑结构，前期安装2层，2018年超低改造后安装3层蜂窝状催化剂。脱硝改造以来，结合检修每年检修空预器管箱管束内度均有不同程度结垢及堵塞，呈现逐年加重的趋势，尤其是下层管箱（空预器冷端）更为严重。导致空预器堵灰以及腐蚀的原因主要是主要是锅炉根据环保要求进行了烟气脱硝改造后，锅炉脱硝喷氨量增加，由此造成氨逃逸量和SO3量上升，逃逸的气态氨与SO3化学反应生成硫酸氢氨，在空预器冷段发生凝结，造成空预器低温段腐蚀和堵塞，尤其机组在调峰低负荷运行时，为达到一定的脱硝效率，喷氨量增大，氮逃逸率上升，加剧NH4HSO4沉积物生成，附着在空预管束内表面。由于低温腐蚀，管壁出现已结垢及腐蚀。运行中管内及箱体堵灰，换热效果不好，空预器进出口差压升高，远超锅炉设计的理论值，导致排烟温度偏高，引风机电耗增大，严重时会造成机组负荷受限，对锅炉安全稳定运行造成重大影响。
空预器堵塞引起炉膛负压波动增大，同时空预器烟气侧、二次风侧的进出口差压增加：堵塞严重时，空预器漏风量增大，两侧排烟温度偏差明显增大，锅炉排烟损失增加．同时送／引风机电流均有所增加。风机电耗明显增加，甚至导致风机失速等严重问题。
2.空预器堵塞对策分析
综上分析可知，空预器堵塞的主要原因是脱硝氨逃逸造成的硫酸氢氨黏附在空预器冷端壁面导致氨逃逸的因素包括：烟气量测量不准，导致喷氨量过大；随着机组投运时间的增加。催化剂活性下降；机组低负荷时，SCR入口烟温下降，催化剂活性降低，脱硝效率下降：由于烟气流场分布、喷氨量、NO浓度分布不均等原因导致SCR出口氨逃逸不均匀。
此外冬季环境气温较低时，空预器换热面壁温进一步下降，易造成硫酸氢氨快速粘结。氨逃逸、NO、氧量等测量数据并不能完全反映烟气整体情况，导致运行和控制存在一定偏差。其他如负荷频繁变化、煤种变化、吹灰程序不佳等因素也是造成空预器堵塞的原因。
为有效改善SCR脱硝机组空预器堵塞情况，提出如下建议。
(1)机组的催化剂已经超过或接近性能保证期限时，考虑利用检修机会对催化剂进行检查并清灰，检查吹灰效果是否理想。根据机组催化剂“2+1”结构设计特点，加装1层催化剂预留层或者整体更换，提高催化剂整体活性，减少在相同脱硝效率下的氨逃逸率。
(2)优化调整喷氨调节阀、流量计、喷氨格栅，保证喷氨、烟气的流场均匀分布。应通过校准、检修或技改等方式提高SCR系统测量准确性。新建机组在168h运行前冷态和热态调试中．特别要做好注氨格栅的细调工作和相应试验
(3)SCR控制策略的调整。在负荷调整、异常工况时，运行人员应加大干预力度，控制脱硝效率上限值。改善低负荷时低氮燃烧的二次配风方式，控制进口NO含量，避免在低负荷燃烧时喷氨过量，建议增加SCR进口折算后的NO值大屏报警。
(4)空预器运行调节，包括吹灰步进时间及吹扫行程调整，增加吹扫换热元件覆盖面选择合理的板型和材料，正确进行空预器换热元件的分层布置，减小NHHSO的结垢和腐蚀率，降低机组强迫停炉进行空预器冲洗的可能性。
(5)堵塞严重的空预器，利用检修期间实施新型化学清洗，使空预器管束及蓄热元件表面更加光洁，同时结合行业内主流的改造方式，将空预器腐蚀堵塞严重的进行更换，更换为内壁有搪瓷涂层的换热管。
2.空预器管箱更换工艺
结合达赉湖热电公司空预器状况，锅炉空气预热器第三层低温段共有碳钢管38672根，运行中堵塞数量15000根左右，主要集中在烟气流速较低的烟箱角部，。停炉期间对空预器管束进行（从风侧进入箱体）宏观检查发现低温段（最下层）大约有200多根管束腐蚀泄漏。因此，有必要对锅炉空气预热器低温段进行更换，为降低硫酸氢氨黏附，更换为搪瓷涂层的换热管，增强空气预热器换热效果，降低排烟温度及引风机电耗。
达赉湖公司锅炉空预器低温段及防磨段拆除管箱的单台炉管箱00个，同时需拆除并恢复对应的冷风道，管箱及风道总重量约270吨；安装空气预热器搪瓷管箱单台炉共20个，总重量约240吨；安装具体工艺如下：
2.1管箱拆卸、安装工艺主体路线
根据现场的实际情况，确定如下施工方法：拟将锅炉甲侧或乙侧作为空气预热器管箱更换作业区，将每组空预器（每组五箱、共四组）在烟道底面第三个管箱位置（每组五箱）拆开临时检修吊装孔，即：将第三个管箱位置（每组五箱）烟道底部拆除，进行旧、新管箱的拆、安作业；在锅炉0米铺设管箱运输通道、布置管箱承运小车；并在锅炉0米设2台5T、2台3T卷扬机，作为管箱垂直和水平吊运的动力。
停炉后先在外部搭设施工脚手架，拆下层管箱浇注料、防磨套管，拆除下层管箱所对应的底部外保温及壁板，同时拆除影响吊装的平台、栏杆和其它设备，并在底层管箱上方稳固位置设置吊装点及吊装轨道。
每组管箱的拆除按先中间后两边顺序吊至零米，然后水平运输，向炉前方向运出、转运至锅炉甲侧或乙侧作为空气预热器管箱更换作业区。安装时整体顺序相反。
拆除第一组管箱时要对对应管箱下方座梁进行处理，原有安装时的加固梁边进行保护性拆除，使之管箱垂直吊放零米。管箱安装完成后恢复并加固。
2.2管箱拆装施工程序
工作前的准备——>搭设脚手架——>烟道下0米布置水平滑道——>低温省煤器上方布置吊装吊点——>吊装设施布置——>管箱底部烟道拆出吊装孔——>管箱侧壁烟道拆出起重牵引孔——>清灰——>空预器低温段防磨套管及浇筑料拆除——>旧空气预热器管箱拆除——>新空气预热器管箱安装——>管箱底部烟道、侧壁烟道壁板和保温恢复——>新空气预热器防磨套管及浇筑料施工——>检查验收——>吊点、吊装设施拆除——>脚手架拆除、现场清理——>风压试验——>锅炉启动。
3.空预器管箱更换结论效果
达赉湖热电公司空预器管箱更换改造后解决了空预器堵塞的问题，结合运行结果表明每台炉降低排烟温度约6℃，折合降低煤耗0.6g/kwh，年节约标煤约900吨。空气预热器阻力降低，引风机单耗降低0.5kWh/t，两台机组年节电约320万Kwh，改造收效显著。
参考文献：
1.雷会斌．燃煤机组采用SCR脱硝技术对锅炉空预器的影响【J】能源研究与利用，2012(6)：43—44．
2.王鑫．陈城，李富宝，等．SCR脱硝工艺空气预热器堵塞对策分析【J】．吉林电力，2012，40(6)：43—45．