【摘要】：2×125MW煤粉炉烟气脱硝采用SNCR工艺，改造后出现低温段空气预热器管束堵塞严重问题，进行空气预热器干烧技术深度研究，实施了防堵塞干烧改造，锅炉低温段空气预热器每天进行干烧1次，空气预热器压差稳定，机组连续运行12个月，检查空气预热器管子内壁较为洁净，有效解决空气预热器堵塞及腐蚀，应用效果较好，保证了机组安全稳定运行。
【关键词】：脱硝改造；空气预热器；堵灰原因；干烧改造；应用效果
1 立项背景
某公司1、2号机组锅炉为哈尔滨锅炉厂制造超高压、自然循环、单炉膛、一次再热、四角切圆、平衡通风、固态排渣燃煤锅炉，型号为HG-420/13.7-YM3，脱硝系统于2015年完成超低排放改造，采用SNCR工艺，入口NOX排放值≤480 mg/Nm3 (以NO2计)，出口 NOX排放值≤180mg/Nm3，设计脱硝效率＞45%，脱硝剂为尿素。但由于SNCR为炉膛内脱硝，因受炉膛燃烧波动，造成排放NOX波动较大，为保证NOX排放浓度达标，运行中机组保持较高脱硝效率，使氨逃逸偏高，轻则加大空预器漏风率，增加引、送风机电耗；重则预热器堵塞，扰动炉膛负压及燃烧工况，威胁机组安全稳定运行。
2018年3月1、2号机组锅炉甲侧一次热风风温从298℃降至256℃，排烟温度从138℃降至105℃，引风机电流由25A左右升至52A左右，为保证安全运行，将引风机由变频转为工频运行方式，同时出现引风机振动较大，导致引风机入口烟道振动较大，经过检查低温段预热器堵塞严重，于2018年3月28日停机进行检查。
2 锅炉烟气脱硝改造
1、2号机组锅炉脱硝系统，采用SNCR工艺，还原剂为尿素,在高温区加入还原剂，喷入炉膛内烟气温度850～1200℃区域，该还原剂热分解成NH3并与烟气中NOx进行SNCR反应生成N2，炉膛为反应器。2015年1月投产，在锅炉折烟角处区域设置24只墙式固定式喷枪，为上下两层、三面墙布置方式，喷枪流量为180-230kg/h/只，设计烟囱出口NOx排放浓度≤180mg/Nm3，脱硝效率≥45%。
3 空气预热器堵灰状况
3.1运行状况
2018年3月1号锅炉运行6个月后出现一次风热风温度降低了42℃，排烟温度较实际降低约38℃左右，引风机电流增大，满出力运行，出现引风机振动较大，同时引风机入口烟道振动大等异常情况。通过对脱硝实际运行及控制方式分析，一是脱硝系统存在一定过喷氨现象，锅炉氮氧化物排放控制均值较低，NOx排放浓度为160mg/Nm3左右；二是控制较低NOx排放指标而过量的喷氨，由于冬季断煤、燃烧波动等因素，出现瞬时NOx超标现象，有时NOx排放控制在140-150mg/Nm3之间，造成氨逃逸率较设计值偏高较多，综合导致脱硝出口氨逃逸增加，产生较多硫酸氢铵粘附灰尘在预热器管壁表面附着，积灰不断增加，造成下级预热器整体堵塞严重，阻力增大，烟气量减少，烟温、风温均降低，过量氨逃逸是生成硫酸氢氨造成堵塞主要原因。
3.2机组停备检查
2018年3月28日1号机组停备检查，发现下级下部预热器前烟道6组管箱1/2的管子出现堵塞，后烟道6组管箱2/3的管子出现堵塞，管箱下底板有5mm板结物，使烟气流通面积减少，此部位烟速升高，造成未堵塞预热器管子加速磨损，出现在烟气入口50mm左右管段磨损泄漏，堵塞和漏风严重，影响机组的安全经济运行。
3.3采取措施
1号锅炉下级下部12组预热器管箱停用，在两台送风机出口风道各引出一个旁路烟道，至9米两侧热风道，将下级预热器空气侧进行封堵，同时在两侧封堵部位制作活动门，出现排烟温度超过160℃时，进行活动门拉开，达到降低排烟温度，保证机组安全运行。同时采购管箱，结合机组停备期间进行12组预热器管箱更换。
4 空气预热器堵灰原因
SNCR脱硝反应产物中硫酸氢氨在温度低于146℃时，硫酸氢氨固化在固体表面。常规低温段预热器壁温介于135℃至180℃范围内，属于易粘结积灰区间。
当烟气流动到下级下部预热器出口管壁时，烟气中的硫酸氢铵开始凝结，黏附在烟气出口管段部位，并吸附烟气中的飞灰，使下级下部预热器下管口管段积灰，导致管壁间流通间隙减小，预热器阻力增大。
5 空气预热器干烧原理
5.1锅炉烟气中硫酸氢铵的形成
烟气中硫酸氢氨在不同温度下分别呈现气态、液态、颗粒状。对于燃煤机组，烟气中飞灰含量较高，硫酸氢氨在146℃°—207℃温度范围内为液态,这个区域被称为ABS区域。液态硫酸氢氨捕捉飞灰能力极强，与烟气中飞灰粒子相结合，附着于预热器传热元件上形成融盐状积灰，造成预热器腐蚀、堵灰，从而削弱预热器换热效果并危及机组正常安全运行。硫酸氢铵沉积过程是可逆的，当温度提升到露点温度以上时，硫酸氢铵将蒸发。
5.2空气预热器干烧技术原理
利用高温段空气预热器出口190℃-210℃左右热烟气，通过多分仓调整冷风进风量，使空气预热器加热分仓内的烟气温度达到200℃以上，高于硫酸氢铵分解温度，将沉积的硫酸氢铵有效分解气化，分解的硫酸氢铵被热烟气带走，实现空气预热器防止硫酸氢胺积聚堵灰的目的，从根本上解决空气预热器积灰，同时，减轻了预热器硫酸氢铵腐蚀，延长预热器的使用寿命。
6 干烧技术应用
6.1改造方案
将下级下部预热器冷风进口管箱进行多分仓改造，实现预热器管箱两侧空气通道风量可调，对甲乙两侧联络风道处加装12个气动挡板风门。机组正常运行时气动挡板风门为开启状态，当气动挡板风门关闭时，通过调整进入冷风风量来改变对应预热器分仓烟气温度，可提高单组或单侧预热器管壁温度。
分仓控制气动风门挡板在就地接入仪用压缩空气，并设置就地控制柜，远控接入锅炉DCS，实现就地和远程两种操控模式，同时增加预热器压差信号和管壁温度信号，运行中实现自动化控制。
6.2空气预热器干烧运行
6.2.1一侧6个气动风门挡板为一组，12个风门分为两组控制。锅炉正常状态12个风门全部打开，如有关闭信号，则为故障状态，需要进入报警检修。12个风门一个周期，完成时间6个小时，预热器正常状态系统每天启动一次，如遇锅炉运行异常，预热器压差持续变大，加大系统投运频率，可24小时持续运行。
6.2.2机组运行期时，在锅炉操作界面内设定下级预热器差压目标值30pa，如实际测量值大于这个数值，启动预热器防堵灰自控程序，系统将进入自动调节状态。
6.3干烧运行效果
2018年8月两台机组锅炉干烧系统投入运行，每天对锅炉下级下部空气预热器进行干烧1次，每天跟踪预热器压差，1、2号机组连续运行12个月，在2019年6月和8月两台机组停备检修期间检查下级预热器管子内壁洁净，保证预热器长期稳定运行，提高机组运行安全性。
7 总结
通过对2×125MW机组两台煤粉锅炉防堵塞干烧改造，有效解决低温段预热器堵塞和腐蚀，效果较为显著，该技术应用为超低排放运行中锅炉，提供了一个较为可行防止预热器堵塞方法，该技术改造对现有系统改造简单、操作方便、投资少、改造工期短等优点，具有较高推广应用价值。
参考文献
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