600MW 锅炉空气预热器积灰堵塞原因及防范策略研究

杜鹏

内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司 内蒙古 托克托 010206

一、设备规范

空气预热器是一种用于提高锅炉的热交换性能、降低能量消耗的设备。一般来说，锅炉空气预热器可分为管式、回转式和板式三种，目前较常采用的是回转式预热器。锅炉空气预热器往往容易发生积灰堵塞问题，会对锅炉稳定运行造成威胁。

本文以某工程项目中的II3型锅炉为例。该锅炉于2015年投入生产，2016年冬季出现轻微堵塞，2017年出现了多次积灰堵塞问题，严重影响了锅炉的安全稳定运行。空气预热器为1600型，含硫量在1.5%以上，在投入使用后，能将进口风温从0℃直接升高到20℃。暖风器设备的管径为ф530×3mm，风温为340℃，空气预热器进口风温为20℃[1]。

二、积灰堵塞原因分析

1.煤质影响因素

燃用含硫量较高的煤种时，空气预热器会发生不同程度的沾污。在600MW锅炉空气预热器应用过程中，锅炉燃烧产生的煤灰具有严重的沾污性，其灰分整体粘附性较强。煤粉的细度为2%至4%，飞灰的粒径较小，整体黏附性也较强。除此之外，整体应用煤的折算硫分含量较高，且水分也较大，烟气的硫酸露点温度在不断升高，这就必然会增加积灰堵塞出现的概率。

通常，若是煤的折算硫分在0.2%以上，则属于高硫分煤。在空气预热器堵塞的过程中，煤因发热量降低，平均折算硫分是设计数值的2倍以上。此外，硫酸露点的实际温度参数和煤折算硫分成正比，在出现堵塞问题后，温度也会随之上升[2]。正是因为受到硫酸浓度提高以及露点温度升高的双重因素影响，空气预热器的金属元件会相继出现腐蚀，这也会增加积灰堵塞的概率。

2.蒸汽吹灰压力

原控制蒸汽吹灰器提升阀的实际压力约为0.6MPa，但若是空气预热器的压差增加，则会造成静压差效果不佳的问题，从而制约整体疏通效果，也会造成设备运行异常。

3.传热元件壁面温度

与烟气接触的空气预热器的金属元件壁温若高于露点温度，则低温腐蚀导致的空气预热器堵灰一般不可能发生，否则反之。在对回转式空气预热器进行分析时，也要对传热元件的壁温进行判定，合理分析近似数值。也就是说，随着机组负荷降低，排烟温度下降，尤其是在冬季温度较低的环境下，排烟温度和空气预热器进口风温随之下降，这会导致整个空气预热器金属壁出现温度骤降的问题。另外，在锅炉设计体系中，利用暖风器可提升空气预热器的进口风温，保证传热元件的壁温，维护综合温度。

4.风机设计进口风温

在对600MW锅炉空气预热器进行分析时，根据热风再循环的热力计算，风机设计进口风温一般会控制在0℃，暖风器内混合后的空气预热器进口风温则设定为20℃。因此，在冬季开启热风处理，整体负荷在600MW以下，在负荷数值降低后，差距也会随之增大，暖风器风量不足，使得整体加热能力也会受到影响[3]。

5.脱硝后造成氨逃逸因素

脱硝氨逃逸造成的NH4HSO4黏附在冷端壁面也是空气预热器堵塞的主要原因之一。一方面，由于烟气量测量不准，造成原烟气NOx总量不准，导致喷氨量过大。另一方面，因为机组投运时间增加，催化剂活性下降，当设备低负荷运行时，催化剂活性降低，脱硝效率下降，使得烟气流场分布、喷氨量、NOx浓度分布不均等原因，导致氨逃逸不均匀。

三、积灰堵塞防范策略

针对600MW锅炉空气预热器积灰问题，设备管理部门要结合实际情况分析堵塞成因，并提出优化策略，建立健全积灰堵塞防控机制，确保机组可以安全、经济、稳定运行。

1.暖风器风管移位

为了有效提升600MW锅炉空气预热器积灰的处理效果，应控制暖风器风量，实现风管管理效果的全面优化。也就是说，技术部门要对暖风器风管展开系统化移位改造工作，在一定程度上提高风量。

第一，通过移位改造试验后，当负荷达到300MW后，整体环境温度5℃，全开暖风器装置门，以保证空气预热器进口风温能有效满足设计参数。在冬季进行设备应用管理时，技术部门要对环境予以控制，当温度低于0℃，且整体负荷不足360MW时，需尽量减少总风门挡板的面积，提升热风的风量参数应用效果。与此同时，也要关小风门挡板，确保试验项目应用效果实现最优化，提升前后风压差，一定程度上调整空气预热器进口的实际风温参数[4]。

第二，相关人员要对冷端综合温度进行控制，优化观察机制和探索性试验体系，结合机组负荷参数确定具体的入炉煤含硫量。具体参数如下：（1）机组负荷在500MW以上，含硫量St,ar在1%以下的含量为145，含硫量St,ar在1%～2%的含量为148，含硫量St,ar在2%以上的含量为150，采取排烟温度的三点平均值。（2）机组负荷在400MW～500MW，含硫量 St,ar在1%以下的含量为145，含硫量St,ar在1%～2%的含量为148，含硫量St,ar在2%以上的含量为150，采取排烟温度的二点低的排烟温度平均值。（3）机组负荷在400MW以下，含硫量在1%以下的含量为148，含硫量St,ar在1%～2%的含量为150，含硫量St,ar在2%以上的含量为152，采取最低点排烟温度数值[5]。

第三，要结合实际需求完成搜索性试验机制，制订正常的空气预热器前后压差控制数值。尤其是在压差数值高于控制数值后，会出现不同程度上的积灰，此时需借助冷端空气预热器完成压力管理，将压力参数控制在适当的范围内，对空气预热器冷端连续吹灰，直到其前后压差达到正常值，然后才能进行常规化吹灰蒸汽压力运行。

2.建立预警机制

为了有效提升600MW锅炉空气预热器积灰防控效果，技术部门要结合实际需求建立含硫量预警机制，对体系中的入炉煤含硫量进行判定分析，从根本上解决冬季设备应用负荷运行问题，确保能集中解决空气预热器积灰堵塞问题[6]。

四、结语

600MW锅炉空气预热器在使用过程中经常会发生积灰堵塞的问题，对此，技术部门要积极整合相关参数，完善具体流程，针对实际问题提出相应的防范策略。要合理管控进口风温，建立具体的预警机制，避免积灰问题对设备正常运行造成影响。