如何降低空气预热器运行中出入口差压

大唐彬长发电有限责任公司 陕西 咸阳 713602

1 引言

空气预热器是火力发电厂的重要设备。它的主要功能是利用锅炉尾部的烟气热量来加热燃烧所需的空气从而进行热量交换的设备。由于它在烟气温度最低的区域工作，因此可以回收烟雾气体的热量，降低了排气温度并减少了排气的热损失，从而提高了锅炉效率。与此同时，燃烧空气温度的升高有利于燃料，并减少了不完全燃烧的损失。空气预热器的压差是空气预热器运行中的重要监控参数。空气预热器的压差可以反映空气预热器内部灰分的积聚和内部热交换器元件的堵塞情况。如果空气预热器的压差太大，则空气预热器出口处的一次和二次空气温度将降低，锅炉排气温度将升高，锅炉效率将降低，这将导致引风机的功耗增加，并容易导致引风机失速。在严重的情况下，引风机，鼓风机和主风扇会起风或风扇跳闸，这会影响设备的安全。

2 空气预热器运行现状调查

做调查的公司使用的是上海锅炉厂空气预热器公司生产的容克型三分仓空气预热器。该设备的传热元件由波浪形的金属薄板和定位板组成，该金属薄板和定位板彼此叠置紧密的排列在篮子框架中，行程了一个密制的传热面。其传热原理是通过转子的连续旋转，缓慢地携带传热元件进行旋转。传热元件从烟气侧的热烟气吸收热量，并且通过转子的旋转，连续不断的把已经加热的传热元件中的热量传递到来自空气侧的冷空气中，从而加热空气。

该公司的脱硝系统采用的是氨的选择性催化还原方法。经过环保的超低排放改造后，随着氨注入量的增加和设备使用寿命增的加，空气预热器进出口差压在正常运行的过程中有明显的上升趋势。与以前的操作相比，满负荷宫锁状况下的空气预热器差压最高可以达到2.1KPa，这远远高于设计要求的满载不大于1.1KPa，排气的温度也升高了11度，引风机的电流也随之上升20A，对设备长期安全运行和公司的稳定运行和经济增长产生了很大的影响。

3 空气预热器运行问题产生的原因分析

空气预器液态硫酸氢氨附着在表面和积灰堵塞是空气预热器出入口差压增大的主要原因，而造成空气预热器积灰严重的原因主要有以下几个方面：(1)空气预热器入口空气动力场分布变化。因为烟气在空气预热器当中流速十分缓慢，无法达到烟气流速的设计值。当烟道气通过空气预热器时，会引起灰分积聚；同时，由于气流的干扰，烟气中携带的烟灰颗粒会沉积在受热面上，形成疏松的烟灰堆积层。(2)空气预热器吹灰效果不好。因为空气预热器吹灰器的设计压力，无法去除已经附着在空气预热器表面上的硫酸氢铵，同时由于设备的缺陷使假吹灰无法达到预期的效果。这就导致空气预热器中吸附的灰尘吹无法及时清理，使空气预热器中的灰分积累逐渐增加，导致空气预热器阻塞，最终使更多烟气中的灰尘留在空气预热器中，这严重阻碍了烟气的流动。使空气预热器入口压差逐渐增大。(3)低温腐蚀。硫燃烧产生二氧化硫，在催化剂的作用下，二氧化硫被进一步氧化形成三氧化硫。烟道中的三氧化硫和水蒸汽相互作用优惠生成硫酸蒸汽。硫酸蒸汽的存在显着增加了烟气的露点。因为空气预热器中的空气温度低，所以预热器部分的烟气温度不高，并且壁温通常低于烟气的露点。这样，硫酸蒸汽将凝结在空气预热器的加热表面上。由于酸的腐蚀性，导致预热器的储热元件的表面受到腐蚀不再光滑，从而为烟道中的灰尘堆积创造了更有利条件。(4)氨逃逸率超标。空气预热器中的灰分阻塞是由硫酸氢氨和附着在空气预热器加热面上的灰分的混合物引起的。由于在煤燃烧过程中产生的烟道气包含硫化物等，并且注入炉中的氨气不可能与烟道气中的NOx完全反应，并形成氨逃逸。逸出的氨与烟气中的水蒸气和SO3反应形成氨硫酸氢。呈鼻涕状的硫酸氢氨会附着在空气预热器热交换元件的表面上。当烟气中的灰尘通过空气预热器的热交换元件时，会被硫酸氢氨不断地卡住，这就会阻塞空气预热器的内部，压差也会随之会增加。(5)空气预热器冷端综合温度低。硫酸氢氨在150-200℃的温度范围内是液体，在150℃以下责呈固体形式。液体硫酸氢氨是一种具有极强粘度的呈鼻涕状的流体物质。很容易沉积在空气预热器的热交换元件表面上，并且将烟灰捕集在烟道气中，加剧了热交换元件的灰分阻塞。而在空气预热器的中低温区域，在该温度区域形成非常粘的熔融盐状沉积物。(6)煤质含氮、硫量过高。当燃料类型的NOx较高时，氨的喷射量随之增加。逸出的氨更多的与硫酸反应生成硫酸氢铵或硫酸铵。液态硫酸氢氨与烟气中的粉煤灰颗粒混合，当烟气流过空气预热器管道时，逐渐在空气预热器的储热元件上沉积，形成具有强附着力的熔融盐状灰。伴随着NH3和SO3浓度的增加，硫酸氢铵的露点温度也随之升高，并且形成更多的液态硫酸氢铵。(7)锅炉暖风器及四管泄漏。空气预热器并不是完美的设备，存在一定的缺陷，这些缺陷导致空气预热器的受热面在水蒸气通过时很容易将灰附着在表面形成积灰。长此以往，就是导致空气预热器中的积灰量越来越高，出现严重堵塞的现象。这就要从空气预热器的设计原理出发，寻找解决办法。

4 运行中降低空气预热器出入口差压的措施

4.1 实施步骤 首先将设备的负荷降低至约315 MW，打开鼓风机出口联络挡板，逐渐关闭小风扇叶片，同时停止单侧送风机。手动逐渐关闭待处理空气预热器出口处的热二次风挡板，直到完全关闭为止。将待处理侧空气预热器的排气温度提高到200℃，并控制空气预热器的排气温度为待处理侧每分钟上升一次，上升约0.5℃，温度每上升10℃稳定5分钟。注意监控两个空气预热器的电流和锅炉的燃烧情况。(1)停机检修。需要停机更换空气预热器的蓄热元件，将废旧的原件进行彻底处理。但这种方法有很大的弊端，并且受电网负荷影响很大，检修工期较长，备品备件消耗巨大，同时还会影响发电机组的发电量，成本过高，降低了工厂的积极效益。(2)在线高压水冲洗。采用内这种方法，冲洗水压力可以达到60 MPa。该方法冲洗成本高，冲洗方法控制不当会损坏空气预热器的热预原件。不完全冲洗还会导致堵塞增加。存在一定的安全风险，不能完全解决空气预热器堵塞的问题。(3)温升法。温升法用于蒸发硫酸氢铵，以缓解空气预热器的堵塞，从而降低空气预热器的压差。该方法仅需要调节和控制空气预热器的排气温度，加工过程相对安全可靠。不仅可以采取有效措施确保辅助系统设备安全运行，同时可以完全去除空气预热器沉积冷端区域的硫酸氢氨，解决了空气预热器压差上升的问题。

前两种方法会影响设备的使用寿命，处理成本过高，经过一定的运行周期后就会失效，不能完全解决空气预热器堵塞的实际问题。综合各种实际情况，最终得出结论：通过减少空气预热器高压侧的一次风和二次风流量，将空气预热器的排气温度提高到200℃左右，促使附着在空气预热器中低温段的硫酸氢氨在高温下分解，最终达到减小空气预热器压差的效果。

4.2 具体措施 根据空气预热器造成出入口差压过高的几种原因通过各种实验的验证，也寻到到了几种可以有效降低运行中空气预热器出入口差压的措施。(1)硫酸氢氨的气化温度为150℃～230℃，根据这一特点适当提高空气预热器冷端温度，使通过的硫酸氢氨由固态变为液态或气态，空气预热器的堵塞现象将就会明显减轻；(2)可以在空气预热器中低温段的蓄热元件表面喷涂搪瓷蓄热元件，因为搪瓷蓄热元件可以承受300℃以上的高温，因此对空气预热器的蓄热元件没有影响；(3)在增加空气预热器排烟的温度之后，空气预热器的热端和冷端之间的温度差随之变小。控制空气预热器排气温度的升高速度可以控制空气预热器的蘑菇变形，避免由于空气预热器动静部分摩擦造成空气预热器卡涩。通过以上的几种方法，合工厂生产中的实际情况，对降低空气预热器运行中出入口差压有一定的帮助作用，可以提高工厂生产的效益，降低设备消耗，减少生产成本，提高积极效益

5 结语

空气预热器是火力发电厂的重要辅助设备。它可以有效地减少不完全热损失，更有利于炉内燃料的燃烧。同时，空气预热器还减少了废气的热损失并提高了锅炉效率。但是，空气预热器中液态硫酸氢铵的粘性和灰烬的堵塞严重影响了空气预热器的传热效率，增加了对空气预热器中烟气流动的阻力，并增加了引风机、空气预热器的能耗，严重时直接威胁机组的安全运行。通过对空气预热器压差升高原因的分析研究，并通过多次试验分析，得出结论：在运行过程中通过热解降低空气预热器压差是一种有效的方法，不仅可以降低空气预热器的压差，还可以最大程度地减少因机组停机而造成的经济损失，为工厂带来更大的经济效益。