锅炉脱硝改造后空预器差压增大原因分析及措施

张栋

摘 要：锅炉脱硝改造后初期运行正常，但在一定时间后会出现空预器差压值异常上升、锅炉总风量降低、引风机电流大幅升高的情况，普通的措施无法使得空预器差压值恢复到正常水平，因此本文对空预器差压增大的原因及解决措施进行了深入研究。

关键词：锅炉;脱硝;空预器;差压值增大

中图分类号：F124.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）22-0147-02

1 锅炉设备改造概况

1.1 锅炉设备概况

我厂锅炉设备采用亚临界参数汽包炉，燃烧方式属于四角切向，可以一次中间再热，利用单炉膛平衡通风、采用固态排渣的方式，锅炉整体采用全钢构架设计，并且配置了五台ZGM95型中速辊式磨煤机，两台容克式三分仓回转式空气预热器，两台动叶可调轴流式引风机，两台动叶可调轴流式送风机，二台离心式一次风机。

1.2 脱硝改造情况

为响应国家环保相关要求，确保完成“十二五”氮氧化物减排任务，有效控制氮氧化物排放，加快推进火电机组烟气脱硝设施建设。我厂1、2号机组分别于2013年完成了脱硝改造工程，脱硝装置采用选择性催化还原（Selective Cataletic Reduction，简称：SCR）法全烟气脱硝，脱硝装置反应器布置于锅炉省煤器出口与空预器之间，为高粉尘布置，脱硝装置采用氨作为还原剂，其供应采用液氨供应系统。改造后机组运行良好，各项参数均达到设计的要求。

但是在改造完成后的生产运行中，出现了一些意料之外的异常情况，先开始锅炉空预器的差压始终都还保持稳定处于正常水平，但是一段时间之后发现之前一直处于正常水平线的空预器差压值开始大幅度上升，锅炉的最大总风量降低，各风机耗电量开始大幅升高，并且通过一些常规的补救措施，比如提高空预器冷端温度、改变空预器吹灰循环方式等，都只能使得空预器的差压异常增大趋势减缓，不能有效恢复到正常水平，因此本文对锅炉脱硝改造后空预器差压增大原因及措施进行了深入的分析。

2 空预器差压增大的危害以及原因分析

2.1 空预器差压增大的危害

在具体分析空预器差压异常上升的原因之前，对差压增大可能导致的一些危害進行总结，证明空预器差压值对锅炉及空预器正常工作的重要性。差压增大最直接的后果就是使得空预器堵灰及腐蚀，进一步造成空预器出口一、二次风温降低，从而使得排烟温度升高，极大影响了锅炉效率。随着运行时间的增长，硫酸氢铵、水蒸气、硫化气体会在空预器蓄热元器件上慢慢聚集，到达一定的浓度之后发生化学反应造成元件的腐蚀，使得空预器换热功能受到影响，同时会极大程度的破坏受热面的光洁度，这又会增加被破坏面的积灰程度，空预器的使用寿命极大地缩短。

锅炉运行中如果空预器差压不断增加的话还会引起烟气阻力的不断增大，烟气阻力的增大就会直接造成引风机电耗量的上升，并且引风机会有失速的可能性。最后，如果空预器中积灰分布不均匀的话，会产生局部碰撞摩擦的恶劣现象，这会在极端的情况下导致一次风压、二次风压、炉膛负压均波动幅度增大，影响锅炉的运行安全。

2.2 空预器差压增大的原因分析

2.2.1 含硫和氮氧化物的化学成分导致空预器堵灰

回转式空预器的受热面是使用厚度为0.5mm的钢板轧制而成的波纹板，然后再叠压在一起最后组装而成，由于气体分配的流动管道相较而言比较狭窄，因此很容易发生积灰现象。空预器的积灰大多都是由于硫酸氰胺和锅炉燃烧过程中产生的灰尘的混合物粘附在空预器的加热表面发生一定的化学反应引起的。燃煤过程中产生的管道流通气体中包含大量的硫化物，在脱硝的过程中会出于各方面的因素造成大量氨逃逸的现象，这些大量逃脱的氨只要遇上硫化物就会迅速反应生成硫酸氰胺，这就是锅炉中硫酸氢铵出现的原因。硫酸氢盐在150-200摄氏度的温度范围内通常是呈液态存在的，中等酸性，具有高粘度性。如果低于此温度，它将变成固体，空预器的中端和冷端恰巧就提供了这样一个温度环境，大量并且不断生成积累的液体氰胺硫酸盐将会极为顽固附着在空预器的中端和冷端，造成空预器内部气体不能正常流通，并且出现空预器的腐蚀现象。当发生这种现象时，紧接着整个空预器的积灰迅速增加，并且不断地恶化。最终造成空预器无法正常工作，影响整个锅炉的安全运行。

2.2.2 空预器烟气入口流场分布变化

SCR烟气脱硝系统的存在会在一定程度上使得空预器烟气入口流场分布受到影响，而该位置的流场分布往往会对空预器的许多特性产生影响，举例而言，当流场分布不合理的时候，空预器的传热、阻力、磨损、腐蚀和堵灰特性都会朝着更坏的方向发展，因此空预器烟气入口流场分布变化也是差压值异常增大的重要原因之一。

2.2.3 空预器冷端综合温度低

空预器的最低冷端综合温度控制往往在实际运行中部分时段可能无法满足设计值要求。当冬季或低负荷情况下空预器冷端的综合温度就经常低于设计值。而硫酸氢氨是以液态形式存在于一定温度的范围内，当温度过低时液态氨硫酸氢与烟气中的粉煤灰颗粒混合，烟气通过空气预热器时，波纹前的蓄热元件逐渐积累灰尘，形成高度冷凝的积灰。 因此可以看到空预器冷端综合温度低，也是造成空预器差压增加的原因之一。

2.2.4 机组长期负荷低，氨气逃逸量大

机组在长期处于低负荷运行时，脱硝入口NOx浓度较高，为控制环保参数排放达标，喷氨量较平时增大，其逸出量也相应增大。NH3和SO3的浓度相对较高，氨和硫酸的反应产生的硫酸氢铵或硫酸铵比平时工作状态将会多得多。此时，如果空预器的冷端综合温度较低，烟道气中的液态硫酸氢氢氨与飞灰颗粒结合形成非常粘稠的融盐状积灰，并堵塞空预器，差压值将在短时间内会迅速增加。

2.2.5 空预器蒸汽吹灰疏水不彻底

我厂在空预器吹灰时，保持吹灰母管压力在1.2MPa左右，1.2MPa所对应的饱和温度为187.96摄氏度，在吹灰时要求充分疏水，疏水温度在200摄氏度以上时方可进行空预器吹灰。如果空预器吹灰蒸汽疏水不彻底，有可能造成大量水汽进入，进一步加剧蓄热片粘灰。

3 空预器差压增大的解决措施

3.1 空预器水冲洗

在空气预热器中增加一个冲洗装置，以降低机组运行期间空预器的阻力，并确保锅炉安全稳定运行。空预器冲洗装置的结构设计与工作相对简单，增加了一个20MPa的扬程和一个输出量为8t/h的冲洗水泵，水源选择工业用水。空预器下部双介质吹灰器就可以实现空预器系统的水冲洗，并利用烟气侧烟道的底部排水口来排出冲洗水。通常情况下水冲洗方法有两种不同的方式，各有其优点和缺点，下面分别对两种方法进行介绍。

离线式水冲洗方法是将机组负载控制在50%额定负荷左右，关闭冲洗侧空预器入口烟气挡板，控制空预器进行低速运行，使得冲洗侧排烟温度能够得到有效控制，需要格外关注的是在冲洗过程中冲洗侧排烟温度较低应加强对电除尘的参数监视，防止造成过大影响。每次冲洗时间控制在20小时左右。在冲洗过程中，应定期观察会不会有水或泥浆溢出现象，这样做的原因是为了防止喷嘴出口堵塞，同时应安排人员对冲洗泵入口过滤器压差进行持续监控，如果超过了0.15MPa需及时进行清理，也可以通过设置压力传感器来实现自动报警。此外在冲洗过程中要仔细监视空预器的压差，电流和二次风量等参数，避免参数越限。离线式水冲洗方法的优点是冲洗更加彻底，能够有效地降低烟道气阻力。缺点是对机组负荷有限制，并且由于烟气侧挡板是封闭的，因此冲洗侧的烟气温度较低，只能维持在60摄氏度左右，冲洗时间不能过长，防止冲洗侧电除尘电场绝缘发生劣化现象。

在线水冲洗方法不需要关闭冲洗侧空预器入口处的烟气挡板，也没有额外的机组负荷限制，只需适当提高冲洗侧排烟温度后就可直接启动冲洗水泵，对空预器进行单侧冲洗，注意事项与离线清洗相同。在线冲洗方法的優点是机组负荷不受限制，无需更多措施。同时冲洗侧的烟温较高，可以保持在120摄氏度以上，冲洗时间可以更长，也不必担心会降低冲洗侧的电场绝缘。然而缺点是受高温烟气影响，冲洗不够彻底。

3.2 空预器在线高温热熔

空预器的差压升高通常都是由于由于硫酸氰胺和锅炉燃烧过程中产生的灰尘的混合物粘附在空预器的加热表面发生一定的化学反应后凝固引起的，并且硫酸氢盐在150-200摄氏度的温度范围内通常是呈液态存在的。所以通过试验我们发现，机组运行中通过对锅炉燃烧调整将单侧排烟温度提高至160摄氏度以上维持运行，通过对硫酸氰胺等混合物质进行高温热熔能够有效的降低该侧空预器的差压。但对空预器进行高温热熔时应加强空预器吹灰及尾部烟道温度变化，防止发生尾部烟道二次燃烧。

4 结语

本文首先对锅炉设备概况以及脱硝改造进行了介绍，说明了研究的背景，紧接着对空预器差压值异常增大的危害以及重要性进行了说明，然后对锅炉脱硝改造后空预器差压值增大的原因进行了详细分析，并试验了两种能够有效缓解差压值增大问题的方法措施，比较了其优缺点。

参考文献

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