燃煤電站鍋爐空預(yù)器硫酸氫銨堵塞防治技術(shù)綜述

吳業(yè)成 王準(zhǔn) 胡紅偉 李波

（1 浙江浙能技術(shù)研究院有限公司 浙江杭州 311100 2 浙江浙能臺州第二發(fā)電有限責(zé)任公司 浙江臺州 318000）

0 引言

空預(yù)器硫酸氫銨堵塞是電廠燃煤鍋爐超低排放改造后普遍存在的問題，堵塞后空預(yù)器進(jìn)出口差壓顯著增大，差壓增大導(dǎo)致三大風(fēng)機(jī)電耗增加，甚至?xí)斐梢L(fēng)機(jī)出力過高，鍋爐無法達(dá)到額定負(fù)荷。 風(fēng)道差壓增大導(dǎo)致二次風(fēng)壓力降低，不僅影響燃燒器火焰剛度、旋流強(qiáng)度，對于停用燃燒器，二次風(fēng)壓力過低，還會造成燃燒器冷卻風(fēng)量不足，燃燒器燒損。 因此有必要對燃煤鍋爐空預(yù)器硫酸氫銨堵塞治理技術(shù)進(jìn)行深入研究，針對不同鍋爐的實(shí)際情況選用合適的硫酸氫銨治理技術(shù)。

1 空預(yù)器硫酸氫銨堵塞原因

煤燃燒過程中會生成大量的SO2和少量的SO3。 超低排放改造安裝SCR 脫硝裝置后， 脫硝催化劑中的釩會促進(jìn)SO2氧化為SO3［1］。 SCR 脫硝過程中，氨氮摩爾比的控制通常大于理論值，氨逃逸一定存在，鍋爐運(yùn)行過程中一般將氨逃逸率控制在2.28 mg/m3以下。 SO3與氨化合生成硫酸氫銨，硫酸氫銨液態(tài)溫度區(qū)間147 ℃～230 ℃， 而空預(yù)器的排煙溫度通常低于150 ℃，粘性很強(qiáng)的液態(tài)硫酸氫銨會在空預(yù)器冷端蓄熱元件上部區(qū)域結(jié)露，粘附飛灰，造成空預(yù)器結(jié)垢、堵塞，采用普通的蒸汽吹灰無法有效清除。

2 空預(yù)器硫酸氫銨堵塞預(yù)防與治理

2.1 不同方式的熱風(fēng)再循環(huán)清堵技術(shù)

（1）熱一次風(fēng)自回流技術(shù)。 空預(yù)器熱一次風(fēng)自回流優(yōu)化改造思路為利用空預(yù)器熱一次風(fēng)出口管道與空預(yù)器冷二次風(fēng)入口管道內(nèi)的壓力差（8kPa 左右）實(shí)現(xiàn)熱一次風(fēng)自回流，通過布置在換熱元件冷端的熱風(fēng)噴槍加熱吹掃換熱元件冷端， 達(dá)到清除硫酸氫氨的目的。

熱一次風(fēng)回流口位于空預(yù)器熱一次風(fēng)出口的管道上，通過熱一次風(fēng)回流管道連接熱風(fēng)噴槍。 利用回流的熱一次風(fēng)300 ℃～400 ℃加熱空預(yù)器二次風(fēng)區(qū)域換熱元件的冷端， 提高換熱元件冷端溫度至200 ℃，促進(jìn)硫酸氫銨蒸發(fā)分解，減少空預(yù)器風(fēng)煙通道阻力。

（2）風(fēng)量分切防堵技術(shù)。 風(fēng)量分切防堵技術(shù)是在空氣預(yù)熱器本體上隔出一個循環(huán)風(fēng)分倉，單獨(dú)設(shè)置循環(huán)風(fēng)道，熱風(fēng)受循環(huán)風(fēng)機(jī)驅(qū)動在循環(huán)風(fēng)道內(nèi)循環(huán)。 熱風(fēng)取自熱二次風(fēng)，循環(huán)風(fēng)分倉內(nèi)蓄熱元件被加熱，防止硫酸氫銨的結(jié)露沉積。 改造前后蓄熱元件冷端壁溫變化如圖1 所示，空預(yù)器旋轉(zhuǎn)時先加熱二次風(fēng)，再加熱一次風(fēng)。 為了增強(qiáng)堵塞治理的效果，另外引入磨料補(bǔ)給系統(tǒng)，當(dāng)蓄熱板上灰分積累到一定程度后，在循環(huán)風(fēng)道中加入磨料，以循環(huán)風(fēng)攜帶的方式對蓄熱板進(jìn)行沖刷清掃，磨料選用一電場或省煤器灰。

（3）空預(yù)器3.5 分倉技術(shù)。3.5 分倉即在原來3 分倉的基礎(chǔ)上增加防堵灰分倉，通過改造冷端一/二次風(fēng)扇形板實(shí)現(xiàn)。在一次風(fēng)與二次風(fēng)之間的扇形板旁邊的二次風(fēng)側(cè)，加裝一塊7.5°～10°的扇形板，與原扇形板之間形成1.5°～2.5°左右的噴風(fēng)口。

如圖2 所示，從熱一次風(fēng)母管取風(fēng)，引入到3.5 分倉中。熱一次風(fēng)從空預(yù)器冷端進(jìn)入蓄熱元件。 熱一次風(fēng)經(jīng)過插板門，再經(jīng)過一體分控式調(diào)節(jié)門， 通過調(diào)節(jié)清洗吹掃風(fēng)調(diào)節(jié)門A1/A2的開度， 控制進(jìn)入分倉外側(cè)/內(nèi)側(cè)的進(jìn)風(fēng)量進(jìn)行清潔吹掃蓄熱元件。

（4）空預(yù)器防堵灰協(xié)同密封技術(shù)。 空預(yù)器防堵灰協(xié)同密封技術(shù)是在熱二次風(fēng)區(qū)域隔出一個獨(dú)立小分倉， 從熱端3 個密封區(qū)域抽取漏風(fēng)送至冷二次風(fēng)入口端獨(dú)立小分倉內(nèi)， 熱端漏風(fēng)流經(jīng)獨(dú)立小分倉后與熱二次風(fēng)混合， 通過熱端漏風(fēng)來加熱二次風(fēng)區(qū)域冷端蓄熱元件，使硫酸氫銨蒸發(fā)分解。 這種方法在一定程度上可以減小空預(yù)器漏風(fēng)， 但是對獨(dú)立小分倉的溫度提升作用受到漏風(fēng)量的限制。

2.2 單側(cè)排煙升溫法

圖2 空預(yù)器3.5 分倉原理圖

燃煤電廠鍋爐的空預(yù)器排煙溫度一般低于150 ℃，硫酸氫銨的露點(diǎn)溫度在空預(yù)器煙氣進(jìn)口溫度和出口溫度之間。 溫度上升后，硫酸氫銨會蒸發(fā)分解，配合空預(yù)器吹灰可清除ABS 區(qū)域的堵灰。單側(cè)排煙升溫法［2］操作方法為，適當(dāng)降低鍋爐負(fù)荷，減小一側(cè)送風(fēng)機(jī)出力，工況允許時，也可以同時減小同側(cè)一次風(fēng)機(jī)出力，緩慢增加另一側(cè)送風(fēng)機(jī)或一次風(fēng)機(jī)出力，保持鍋爐總風(fēng)量相對穩(wěn)定，單臺空預(yù)器由于冷卻風(fēng)量減少，排煙溫度將逐步上升，控制空預(yù)器出口排煙溫度最高不超過220 ℃。

2.3 空預(yù)器冷端蓄熱元件改造

（1）增加冷端蓄熱元件高度。 燃煤電廠鍋爐的空預(yù)器排煙溫度一般低于150 ℃，硫酸氫銨的露點(diǎn)溫度在空預(yù)器煙氣進(jìn)口溫度和出口溫度之間，結(jié)露區(qū)域靠近冷端中上部，若凝結(jié)在碳鋼區(qū)域，將加劇碳鋼腐蝕。 空預(yù)器冷端蓄熱元件改造是增加冷端蓄熱元件的高度， 將用于冷端受熱元件的材料用于硫酸氫銨結(jié)露區(qū)域，緩解材料的腐蝕，使吸附積灰的硫酸氫銨可以被蒸汽吹掃清除。

（2）選擇合適的冷端受熱元件材料。 考登鋼材質(zhì)、表面使用硅作涂層或者表面涂搪瓷的金屬材料， 可以增加蓄熱元件的光滑度，提高材料的抗腐蝕性能［3］。 涂搪瓷的蓄熱元件表面結(jié)垢速率比普通材料低很多，涂搪瓷對工藝的要求較高，若工藝不當(dāng)， 搪瓷龜裂也會使硫酸氫銨粘附。 若煤種含硫量不高時，應(yīng)優(yōu)先選用工藝更成熟的考登鋼材質(zhì)。

（3）更換冷段換熱元件板型。 對于空預(yù)器堵塞嚴(yán)重的技術(shù)改造， 冷端蓄熱元件可以選用高吹灰穿透力強(qiáng)的FNC 或DNF波紋板。 高通透性的波紋板不僅阻力小，表面沉積的飛灰也相對容易被吹灰器清除。 選用高通透性的板形，可適當(dāng)增加蓄熱元件高度，抵消傳熱效率下降的影響。

2.4 高壓水清洗

（1）整體高壓水清洗。 由于高壓水射流集中，剪切力大，對灰垢的清掃能力比蒸汽大得多， 相同壓力下水的流速比水蒸汽小很多。 蒸汽壓力過高會吹損空預(yù)器蓄熱元件，高壓力的水流因流速較小基本不會損傷蓄熱元件。 一般帶有SCR 脫硝機(jī)組的空預(yù)器均安裝有雙介質(zhì)（蒸汽和水）吹灰器［4］。 沖洗過程中，空預(yù)器置于清洗模式，低轉(zhuǎn)速運(yùn)行，蓄熱元件不拆解。 根據(jù)空預(yù)器堵塞情況，可以將兩臺空預(yù)器分別從系統(tǒng)中隔離出來，也可不隔離。 高壓水沖洗之前，應(yīng)確?？疹A(yù)器疏水閥門打開，通道暢通， 防止沖洗水大量進(jìn)入風(fēng)煙通道。 在線高壓水沖洗（不隔離）時，沖洗水量不可過大，將排煙溫度控制在合理范圍。

（2）模塊解包水清洗。 空預(yù)器堵塞嚴(yán)重時，整體高壓水清洗效果不佳時，可將空預(yù)器蓄熱元件模塊取出，在化學(xué)溶液中浸泡一段時間，再將蓄熱元件模塊解包，用高壓水槍沖洗，解包沖洗能有效清除蓄熱元件表面的粘性積灰和結(jié)垢。 但此方法工作量大，所耗工時較長，影響維修工期。

2.5 高可調(diào)頻高聲強(qiáng)聲波吹灰器

可調(diào)頻聲波吹灰器清除硫酸氫銨堵塞的原理［5］是利用煙氣中不同質(zhì)量和粒徑的灰在聲波作用下的脈動差異， 使硫酸氫銨粒子表面吸附浮灰以減小硫酸氫氨粒子的粘附力； 可調(diào)頻聲波吹灰器具有更強(qiáng)的交變力， 增強(qiáng)了換熱面上沉積物受到的疏密波反復(fù)拉、 壓作用力， 使沉積物脫落而被煙氣流帶走。

2.6 SO3 脫除工藝

在空預(yù)器之前的煙氣流道內(nèi)，利用化學(xué)制劑將SO3從煙氣中脫除［6］，將有效抑制硫酸氫銨的生成，預(yù)防空預(yù)器硫酸氫銨堵灰的形成。

（1）SBS 噴射工藝。 SBS 噴射工藝是在空氣預(yù)熱器入口噴射碳酸鈉溶液，溶液中的水分被高溫?zé)煔庹舭l(fā)，極細(xì)的碳酸鈉顆粒與煙氣中的SO3反應(yīng)生成硫酸鈉，以此達(dá)到脫除煙氣中的SO3的目標(biāo)。 SBS 噴射工藝中噴射系統(tǒng)是核心。

（2）堿性吸附劑注射技術(shù)。 堿性吸附劑注射技術(shù)原理是向爐內(nèi)或煙道上合適位置注射堿性吸附劑， 使其與煙氣中酸性氣體SO3、HCl 等反應(yīng)，生成鹽類顆粒物，此方法可協(xié)同脫除煙氣中Hg、As 等重金屬。 注射吸附劑一般選用鈣、鎂、鈉等系列化合物［7］。

3 結(jié)語

預(yù)防和治理空預(yù)器硫酸氫銨堵塞的技術(shù)方法， 有熱風(fēng)再循環(huán)方法、單側(cè)排煙升溫法、空預(yù)器冷端蓄熱元件改造、高壓水清洗、高可調(diào)頻高聲強(qiáng)聲波吹灰器、SO3脫除工藝等。 可根據(jù)不同鍋爐的燃用煤種、堵塞程度、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等情況因地制宜，選擇合適的方法， 有效預(yù)防和治理硫酸氫銨結(jié)露造成的空預(yù)器堵塞。 堵塞初期及時采取措施介入較嚴(yán)重堵塞時能取得更好的清堵效果，預(yù)防硫酸氫銨堵塞積灰的增厚更為有效。