空氣預熱器在線清洗技術運用分析范文

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摘要:通過對空氣預熱器堵塞的原因進行分析，研究空氣預熱器在線清洗可能產生的風險及應對措施，根據現場條件設計在線清洗裝置，對空氣預熱器進行在線清洗，減少空氣預熱器進出口差壓，取得一定的經濟效益。

關鍵詞:空氣預熱器;在線清洗;應用研究

引言

某發電公司機組容量為2×660MW，單臺鍋爐配備2臺三分倉式回轉式空氣預熱器。空氣預熱器主軸垂直布置，煙氣和空氣以逆流方式換熱。空氣預熱器的結構設計和受熱元件滿足選擇性催化還原法(SCR)脫硝裝置的要求。空氣預熱器的冷端受熱面采用抗腐蝕大波紋搪瓷元件制成，其厚度不小于1．0mm，蓄熱元件壽命≮50000h，且高溫元件δ≥0．8mm。空氣預熱器轉子直徑為12450mm，外殼13110mm。換熱元件高度為1950mm，分為熱端1000mm，冷端(搪瓷元件)950mm。空預器轉向為先一次風后二次風。空氣預熱器熱端設置蒸汽吹灰器，冷端為雙介質吹灰器。在運行中，2#鍋爐空預器冷端發生多次堵塞，導致進出口差壓升高，在機組高負荷期間該現象尤為明顯。雖然空預器廠家配置了雙介質吹灰器，但使用的情況不理想，多次吹掃仍不能達到預期效果。目前常規方法是停機后對空氣預熱器進行離線清洗，但該方法會造成較大的經濟損失，因此研究空預器在線清洗技術對機組的安全經濟運行具有重要意義。1空預器堵塞原因分析根據大修期間對空預器冷端沉積物進行分析，硫酸氫銨成分在75%以上，其余成分是硅酸鹽及鐵的腐蝕產物，說明該沉積物主要是SCR進行脫硝過程中過量的氨氣與SO3生成硫酸氫銨。

1．1硫酸氫銨的生成機理

在SCR系統脫硝過程中，煙氣在通過SCR催化劑時，催化劑中的釩在催化降解NOX的同時，也會發生SO2→SO3的氧化反應，SO2的氧化率與V2O5的關系見圖1(相對氧化率指不同的含量的V2O5催化劑SO2氧化速率與某基準含量的V2O5催化劑SO2氧化速率之比)［1］。根據資料顯示，煙氣中約1%的在SO2在脫硝過程中氧化成SO3，隨溫度的升高SO2的氧化率增大。在脫硝過程中由于NH3的反應不完全，逃逸是客觀存在的，它在空預器中下層處與SO3形成硫酸氫銨，其反應式如下。NH3+SO3+H2O→NH4HSO4

1．2硫酸氫銨在空預器的沉積

硫酸氫銨在不同的溫度下分別呈現氣態、液態、顆粒狀。氣態或顆粒狀液體狀硫酸氫銨會隨著煙氣流經空預器，不會對預熱器產生影響。在通常運行溫度下，硫酸氫銨的熔點為147℃，其液體形式在物體表面聚集或以液滴形式分散于煙氣中。液態的硫酸氫銨是一種粘性很強的物質，在煙氣中會粘附飛灰［2］。附著于預熱器傳熱元件上形成融鹽狀的硫酸氫銨，造成預熱器的腐蝕、積灰，進而影響空預器的換熱及鍋爐的正常運行。

1．3硫酸氫銨在預熱器中形成

區域硫酸氫銨的形成是有固定的溫度區域，對于燃煤鍋爐，140～230℃之間的溫區位于空預器常規設計的冷端層下方和中間層的位置，此區域為距空預器傳熱元件底部381～813mm位置之間。由于該區域內形成的液態硫酸氫銨捕捉飛灰能力極強，會與煙氣中的飛灰粒子相結合，附著于空預器傳熱元件上形成融鹽狀的沉積，造成空預器的腐蝕、堵灰等。由于硫酸氫銨沉積在空預器冷端，導致空預器堵塞，引風機的電耗增加，嚴重時會迫使鍋爐降負荷運行。因此解決空預器冷端堵塞問題，能有效保證鍋爐安全穩定經濟運行。

2空預器在線清洗的風險及控制措施

空預器在線清洗技術即在鍋爐高負荷運行期間向空預器冷端噴入高壓水，將附著于換熱元件的沉積物沖刷下，掉落的沉積物隨煙氣攜帶至后續除塵器處理，清洗至空預器進出口差壓降低至正常值后結束。在線清洗技術的優點是不需要停機及系統隔離、操作簡單、不影響鍋爐帶負荷、清洗終點容易判斷;缺點是風險大，工藝控制不當導致空預器出口煙道積灰，煙氣阻力增大，如換熱元件溫差變化大易使預熱器變形、搪瓷脫落等，易造成空預器停運的風險，影響鍋爐安全運行，因此需對該技術的風險進行分析評估并制訂相應的控制措施方可實施。

2．1清洗水對煙溫的影響

由于空預器為煙氣和一、二次風進行換熱服務，清洗水量過大會使一、二次風風溫降低，影響制粉及燃燒系統的正常運行。在清洗過程中需根據鍋爐負荷控制噴水量，使排煙溫度高于硫酸露點，減少硫酸凝結。噴入的水量應迅速蒸發，擊落的積灰能夠隨煙氣帶出空預器，避免煙道積灰。因此排煙溫度低于120℃，應該及時調整清洗水量，提高煙溫，若持續下降至110℃，則應停止在線清洗。

2．2清洗水溫對換

熱元件的影響換熱元件在正常運行的溫度為350～120℃，如果噴入水量過大，容易造成換熱元件溫差變化大，導致預熱器變形、搪瓷脫落，造成空預器卡澀等故障，影響鍋爐安全運行。因此需控制清洗水量不宜過大，另可將清洗水加熱到40～60℃，能降低冷端換熱元件與高壓清洗水溫度差，減少冷端搪瓷元件遇冷開裂的風險。

2．3清洗水壓的選擇

清洗水壓是決定清洗效果的關鍵指標，水壓過低，水流未接觸到換熱元件就會被高溫煙氣蒸發，起不到清洗作用，水壓過高，對水管、噴嘴以及高壓泵的參數要求更高，而且容易損壞換熱元件。合適的清洗水壓需在實際操作中進行調整試驗。

2．4噴嘴導軌的設置

空預器在線清洗的效果還與噴嘴的安裝位置有關，在不影響空預器運行的情況下，噴嘴應靠近冷端的換熱元件，并在噴嘴行走過程中保持垂直向上的狀態，以達到最佳的清洗效果。在機組檢修期間，在空預器冷端側布置導軌，導軌支撐牢固可靠，確保不會因噴嘴在清洗中產生的作用力而產生變形。3空預器在線清洗的實施在運行中，2#鍋爐空預器發生多次堵塞現象， 導致進出口差壓升高，機組需降負荷運行，嚴重地影響了機組的安全經濟運行。為降低空預器進出口差壓，擬對2#鍋爐的A、B側空預器進行在線清洗。

3．1設備的選型

清洗泵采用耐溫三柱塞泵，泵頭材質SS304不銹鋼，揚程:40MPa，流量80L/min，正常空預器清洗壓力不超過35MPa，噴嘴直徑為2mm。為防止噴嘴堵塞及雜質顆粒對噴嘴的磨損，在高壓泵入口設置精密濾網，防止噴嘴堵塞。高壓清洗泵組布置在鍋爐零米。在噴嘴的移動桿上做等距的刻度，由移動桿伸入空預器的深度判斷噴嘴的清洗位置。

3．2實施步驟

清洗的實施從7月5日開始，在機組高負荷期間實施，對2#鍋爐A、B側空預器冷端各進行兩次在線清洗。清洗流量:3t/h，清洗壓力30MPa，噴嘴每1min進1格，每側空預器清洗時間約為120min。清洗過程中，運行人員監測空預器驅動電機電流、空預器阻力、排煙溫度、煙道排污情況及除塵器運行是否正常，記錄高壓水沖洗時間、壓力、空預器在沖洗前后機組負荷、煙氣和空氣側差壓、送風機和引風機電流、爐膛壓力、熱風和排煙溫度等參數。當發現空預器出口煙溫下降較快時，停止在線清洗。在線清洗系統圖見圖2。

3．3效果分析

從表1可看出通過對2#鍋爐空預器的在線清洗，空預器的進出口差壓明顯的降低，有效地保障了機組在高負荷下的穩定運行，由于降低空預器的進出口差壓，引風機的運行電流降低了20A以上，經濟效益明顯。

4結論

1)傳統的蒸汽吹掃產生的機械動能只能吹掉表面的疏松的浮灰，空預器內部換熱元件布置緊密，阻力較大，蒸汽吹掃無法吹透［3］。對堅硬致密、附著牢固的硫酸氫銨垢層，需要利用高壓水的沖刷、剪切以及沸騰膨脹等綜合作用，對垢層剝離、破碎。從實際應用效果來看，空預器的在線清洗能有效清除空預器冷端的硫酸氫銨，減少空預器進出口差壓，達到節能降耗的效果。2)空預器經過在線清洗，在短時間內落灰較多，原有的灰斗配置的灰管，無法將積灰順利地排出，在清洗中多次出現灰管堵塞的現象。因此為配合空預器的在線清洗，需對灰斗進行改造，加大排灰力度，避免灰管堵塞。3)為減少硫酸氫銨的生成速度，應合理控制SCR參數，避免過量加入氨，造成大量的氨逃逸而加速硫酸氫銨的生成。根據設計條件，每臺爐SCR系統都有設計最大噴氨量，當自動調整或人工調整時，應注意不要高于此限值。如果需過量噴氨才能將NOx降低到超低排放值，應通過噴氨優化試驗進行調整各噴氨支管的開度，減少氨逃逸現象的產生。

參考文獻:

［1］馬雙枕，金鑫，孫云雪，等．SCR煙氣脫硝過程硫酸氫銨的生成機理與控制［J］．熱力發電，2010，39(8):12－16．

［2］陳海林，宋新南．SCR脫硝性能影響因素及維護［J］．山東建筑大學學報，2008，23(2):145－147．

［3］王廣兵，宋紹偉．鍋爐空預器堵灰的原因分析及處理措施［J］．電力科技與環保，2013，29(6):43－44．

作者:唐欣 單位：江西遠達環保有限公司