摘要：鉴于空预气堵灰会影响空预器的运行性能，产生机组负荷受限、能耗增加、风机喘振，严重影响机组的安全、经济运行，所以必须加以防范处理。本文通过讲解空预器内部原理和硫酸氢铵反应机理，分析空预器堵灰的影响因素，针对硫酸氢铵黏附在蓄热元件表面的问题，提出网格化喷氨法、烟气余热利用和在线冲洗方法的建议，为空预器的检修工作提供参考。
关键词：空预器堵灰；原因分析；处理措施
中图分类号：TK227 文献标识码：A
1空预器结构及堵塞原因
1.1回转式空预器结构
大型火力发电厂普遍使用三分仓容克式空预热器，三分仓空预器通过有三种不同的气流，即烟气、二次风和一次风。烟气位于转子的一侧，而相对的另一侧则分为二次风侧和一次风侧。上述三种气流之间各由三组扇形板和轴向密封板相互隔开。烟气和空气流向相反，即烟气向下、一次风和二次风向上。空预器中包含转子、外壳、介质通道及转动装置，转子为模数仓格结构，单个仓格的弧度是22.5°，仓格又被分为3部分，所有蓄热元件被安装于24个7.5°的仓格中，每个蓄热元件分为热段、中温段和冷段。中心筒是空预器的旋转主轴，模数仓格均与中心筒连接，当中心筒旋转时，带动着蓄热元件在烟气侧吸热，在一次风和送风侧换热。为防止漏风，空预器包含轴向密封装置和扇形压板，空预器在运行过程中，模数仓格以中心筒为中心，向四周辐射式受热膨胀，扇形压板自动调整间隔，保证漏风率[1]。
1.2空预器堵塞原因分析
空预器堵塞机理相对复杂，与氨逃逸、酸露点、蓄热片板型、吹灰器投运效果等均密切相关。主要类型大致分为两种，一种是硫酸氢氨引起的飞灰板结，一种是硫酸蒸汽液化引起的飞灰沉积板结。
火力发电厂的煤炭中包含硫元素，三氧化硫主要来源有如下两个方面：
（1）硫元素在燃烧时生成少量三氧化硫；
（2）SCR脱销装置内部，脱销催化剂为V2O5，但是V2O5能促进二氧化硫氧化为三氧化硫，烟气中二氧化硫含量增加，三氧化硫生成量递增，反应形成硫酸氢氨；三氧化硫溶解于水可生产硫酸溶液，硫酸溶液凝结露点在120℃以上，且露点越高，导致烟气中酸含量越多。当冷端壁温在酸露点温度以下，导致酸在管壁上凝结[2]。
氨气和三氧化硫反应会同时生成硫酸铵、硫酸氢氨两种物质，但两种物质的生成量不同，硫酸铵和硫酸氢氨的生成量受氨气和三氧化硫的摩尔比值和反应温度两个方面影响，在相同的温度下，氨气和三氧化硫的比值越高，硫酸铵含量较多；氨气和三氧化硫的摩尔比值越低，硫酸氢氨的生成量较多。综合考虑摩尔比和温度，在温度处于200-230℃之间时，氨气和三氧化硫的摩尔比值越高，硫酸氢氨越易生成。硫酸氢氨的露点温度为147℃，在150~200℃范围内，硫酸氢氨多以液体形式存，具有极强的吸附性。
空预器冷端低于150℃时，液态硫酸氢氨容易吸附在空预器冷端蓄热元件的表面，沾黏烟气中大量灰尘，增加烟道流通阻力，导致空预器堵塞；同时烟气中酸露点升高会加速空预器蓄热元件的腐蚀程度，减少设备的使用寿命，影响机组安全运行[3]。
2空预器防堵建议
2.1SCR系统进行精准喷氨系统改造
本改造方案主要包括两部分：（1）SCR烟气流场改造；（2）分区测量预测控制系统（含喷氨格栅改造）。改造前需进行流场诊断试验，对流场进行评价并提供CFD仿真的边界条件。随后需对烟道及导流板现场测绘，并进行流场数值仿真及整体改造方案设计。改造后进行流场验证试验，评价改造效果[4]。
将氨喷射系统改造为喷氨格栅。
主要包括：每侧烟道氨空母管接出4根二级母管，各二级母管上增设远操调节阀，每侧烟道共布置4个远操调节阀。二级母管后布置喷氨支管、支管手动阀、支管流量计、氨气喷嘴等。实际运行中，根据各分区氨逃逸测量结果动态调整相应组远操调节阀开度，并采用先进控制策略对喷氨自动逻辑进行优化，适应不同负荷和不同运行方式对氨逃逸浓度场的影响。从而实现氨逃逸的分区测量和及喷氨流量的分区精准控制，减轻或消除局部的氨过喷现象，进一步降低氨逃逸率和喷氨流量。
2.2烟气余热利用
为防止硫酸氢氨以液态形式存在，应保证任意负荷段空预器冷端温度高于150℃，可以与电科院讨论，在电除尘入口处添加烟气冷却器，在风机出口处添加暖风器，在烟气冷却器中利用烟温余热加热热媒水，添加热媒水循环泵，调高热媒水压力，再利用热媒水提高一、二次风风温，既可以达到提高空预器冷端综合温度的目的，又可以降低吸收塔进口的烟气温度[5]。
同时，提高吹灰品质，吹灰带水也会加速空预器蓄热片的吹损。空预器吹灰提升阀后温度需达到300℃-350℃，工作压力达到0.8-1.0MPa。在机组检修期间，可以与锅炉厂研讨是否可以更换蓄热元件的型号，将空预器热端蓄热片更换为DH01C板型，相比于传统DU板型而言，DH01C板型具有更大的波纹和流通面积，在相同的高度下，流通阻力可减小10%，提高热端防堵灰性能；将空预器冷端蓄热片更换为带有大通道的HCP波形。更换空预器蓄热元件，可以在保证空预器换热效率的同时，下调热端、冷端蓄热元件的分布密度，达到减缓蓄热片堵塞的目的。
2.3采用空预器在线冲洗技术
监盘人员需要掌握各工况下空预器差压，适当采用在线冲洗的方法。空预器在线冲洗原理为：采用60~80℃的高压水冲洗空预器冷端，冷端堵塞物质成分主要为硫酸氢氨、盐类和积灰，水温处于60~80℃之间，以上成分最易于溶解。建议水源采用闭式水，经滤网过滤后，通过高压冲洗水柱塞泵提升闭式水压力，采用半伸缩型高压冲洗水枪，伴随转子转动，全面清洗蓄热元件，冲洗结束或，立刻恢复空预器吹灰，防止内部潮湿导致积灰增加[6]。
在线冲洗时，应密切关注空预器主/副电机电流、炉膛负压、烟气侧差压、风机的电流及动叶开度，在烟气侧差压较高时，应降低冲洗水压力，避免冷端受热面受损不均匀，可以在机组停运后采取解体化学清理。空预器在线冲洗可以短期清理积灰，但可能造成空预器受潮积灰、电机内部进水等危害，对机组正常运行的干扰因素较多。
3结语
堵灰问题是空预器中常见的一种故障类型,其会致使温度急剧升高,大大降低设备运行效率,甚至可能会损坏空预器。为了彻底防范空预器堵灰问题,就需要从源头控制入手,优化其运行方式,并且改造现有设备中存在的不合理地方,从而全面确保空预器的运行性能。
本文通过分析三分仓克容式空预器内部结构原理，了解蓄热元件的分布结构，通过分析NH4HSO4的生成过程，以及温度、氨气和三氧化硫的摩尔比对硫酸氢氨生成量的影响，得出冷端易附着硫酸氢氨导致蓄热元件积灰的结论，最终提出如下意见：进行精准喷氨系统改造，减少SCR氨逃逸；通过烟气冷却器和热媒水提升一次、送风机出口风温，达到提升冷端温度的目的；更换空预器冷端、热端蓄热片型号，保证换热效率的同时减少蓄热元件分布密度；采取在线冲洗清理冷端积灰。本文通过喷氨优化、结构优化、运行优化多角度分析空预器防堵灰措施，有效改善空预器堵灰情况的发生，具有良好的实际应用效果。
参考文献：
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