余文进
(浙江浙能长兴发电有限公司，浙江长兴 313000)
摘 要：300MW火电机组空预器是锅炉运行时的重要辅机设备，但经过脱硝SCR改造后，空预器堵塞成为普遍性的问题。为了更好的判断并解决该问题，确保火电机组运行稳定。本文将对空预器一次风压及烟气侧压力等重要参数进行分析，并且根据机组运行时的各项数据，判断造成空预器堵塞的原因。利用机组调停的机会，对空预器进行离线高压水冲洗，并且通过合理控制脱硝喷氨量、加强运行参数监控等措施，减小空预器堵塞的概率。
关键词：空预器堵塞；一次风；氨逃逸；低温腐蚀；硫酸氢铵；在线冲洗
0 引言
浙能长电公司4×300MW燃煤发电机组，每台锅炉配备两台三分仓空预器，空预器型号为28.5 VNT 2100。空预器转子分为48隔仓，烟气侧和一次风侧，烟气侧和二次风侧，一次风和二次风之间为双密封。空预器热端和冷端均配有半伸缩蒸汽吹灰器，戴蒙德产品IK-AH。由于机组运行期间，空预器一次风压、烟气侧压力报警经常出现，故而对公司1号机组空预器进行深入调查，利用运行的各组参数，对造成空预器堵塞的原因逐一分析，采取相应措施降低故障率。这样，对公司其他几台机组的运行具有参考意义，利用机组调停检修的机会，对空预器堵塞进行处理。
1 空预器运行时一次风压、烟气侧压力概况
长兴电厂#1机组空预器一次风压、烟气压力运行时均有进出口差压高报警的现象。#1A一次风出口差压最高达4.5KPa左右，一次风出口差压最高达4.35KPa左右，差压高现象一直存在，而空预器设计规范中要求烟气侧压降不超过1.3KPa，一次风侧压降不超过0.341KPa。
2 原因分析
空气预热器工作原理：空预器在工作时会缓慢的旋转，烟气会进入空预器的烟气侧后再被排出，而烟气中携带的热量会为空预器中的散热片所吸收，之后空预器缓慢旋转，散热片运动到空气侧，再将热量传递给进入锅炉前的空气[1]。
空预器一次风出口和烟气出口压力异常的根本原因是空预器堵塞，空预器堵塞可能有以下几方面的原因造成。
（1）化学反应生成硫酸氢铵所致。机组正常运行期间，脱硝SCR系统正常投入，由于脱硝SCR系统表计及SCR催化剂活性不足等可能存在的原因，脱硝SCR系统为保证烟囱出口氮氧化物排放量达标，可能造成氨气喷入过量现象，在脱硝过程中由于氨的不完全反应，氨逃逸是在所难免的，使得反应生成的SO3进一步同烟气中逃逸的氨气反应生成硫酸氢铵。在正常运行温度下，硫酸氢铵的露点为147℃[2]，其以液体形式在物体表面聚集或以液滴形式分散于烟气中。液态的硫酸氢铵极具腐蚀性和黏结性，在烟气中会粘附飞灰，导致空气预热器换热元件脏污，使得空预器差压不断增大。
（2）在生产成本的控制下，大量掺烧劣质煤及污泥，煤中所含硫分和灰分大幅增大，而随着燃料中硫分的增加，在炉膛高温环境中燃烧，其SO3的生成量将大幅提高，致使加剧空气预热器的堵塞。
（3）锅炉排放的烟气中含有一定量的水分，虽然烟气中水汽本身的结露温度(水露点)很低，一般在30～60℃ ，但只要烟气中有0.005％ 的硫，烟气结露温度(酸露点)即可提高到150℃以上，此时，空气预热器的低温段就可能有硫酸溶液凝结在换热元件上，造成空气预热器的低温腐蚀。
3 要因分析
3.1 化学反应生成硫酸氢氨所致
长兴电厂1号机组SCR系统A侧理论喷氨量为46.92kg/h，B侧理论喷氨量为36.21kg/h，而实际运行时，为了控制烟囱出口NOx排放量达标，存在喷氨过量的情况， 1月29日前后A侧喷氨量均在55kg/h以上，最高接近90kg/h，这严重超过了设计值。而喷氨过量也同时导致氨逃逸量增加，造成空预器换热元件间有硫酸氢铵集聚，使得流通面积减小，造成堵灰。
3.2 掺烧印尼煤及污泥
长电公司2017年响应集团公司燃用适烧经济煤炭工作要求，于8月15日完成首次煤泥掺烧工作，达到了节能减排和降本增效的目标。虽然掺烧经济煤合理的降低了成本，但由于项目实施前期经验不足，对燃料储存、运输、干化、破碎、化验到掺配各个环节的把控还未成熟，入炉煤的灰、硫成分较高，加剧了空预器换热元件的低温腐蚀和堵灰情况。
3.3 低温腐蚀
低温腐蚀的形成：燃料中的硫燃烧生成二氧化硫（S+O2=SO2），二氧化硫在催化剂的作用下进一步氧化生成三氧化硫，SO3与烟气中的水蒸气生成硫酸蒸汽。硫酸蒸汽的存在使烟气露点显著升高。由于空预器中空气的温度较低，预热器区段的烟气温度不高，壁温常低于烟气露点，这样硫酸蒸汽就会凝结在空预器受热面上造成硫酸腐蚀。从SO2浓度趋势图中可以看出，SO2的含量在1700mg/Nm3，浓度在0.8%左右，水分含量在10%左右，根据SO2露点温度的经验计算公式如下[3]：
Tsld=186+20lgVH2O+26lgVSO2 (1)
根据公式计算得出烟气中酸露点温度为203℃，烟气的进出口温度在350-120℃左右，所以空预器的低温腐蚀也是堵灰的原因之一。
4 结论与措施
从上述的分析可以看出，空预器烟气进出口差压高、空预器一次风进出口差压高均是由于空预器堵灰引起的，而空预器堵灰则是由于脱硝氨逃逸高造成空预器换热元件积聚硫酸氢铵和掺烧劣质煤所致，而空预器的低温腐蚀现象也造成了一定程度的堵灰。
根据分析得出的结论，空预器堵灰，需进行空预器冲洗。维护人员利用1号机组调停检修的机会，在2018年2月18-19日对#1炉A、B空预器进行了离线水冲洗
经过冲洗，1号机组复役后，烟气进出口差压正常，基本低于1KPa。
5 建议
(1)针对机组负荷变化情况，提前预判，合理控制喷氨量，减少氨逃逸率，避免长时间大量喷氨。
(2)根据机组运行状况，合理采购煤种，同时做好厂内劣质煤的掺配工作，有效保证入炉煤的硫分和灰分。
(3)运行人员加强空气预热器差压的监视，必要情况适当增加空气预热器的吹灰次数。
(4)加大冷端暖风器的进汽量，适当提高机组的排烟温度。
(6)合理控制机组运行时的过量空气系数。
(7)利用停机机会，对空气预热器进行彻底的清洗。
参考文献：
[1]应静良,李永华. 电站锅炉空气预热器[M]. 中国电力出版社, 2002.
[2]Wilburn R T,Wright T L.SCR ammonia slip distribution in coal plant effluents and dependence upon SO3[J]. Power Plant Chemistry, 2004(6) : 295-361.
[3]唐志勇,金保升,孙克勤,等. 湿法脱硫后净烟气酸露点计算公式的比较和评估[J]. 动力工程, 2005,25(增刊) : 18-21.