空气预热器在线清洗技术运用分析范文

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摘要:通过对空气预热器堵塞的原因进行分析，研究空气预热器在线清洗可能产生的风险及应对措施，根据现场条件设计在线清洗装置，对空气预热器进行在线清洗，减少空气预热器进出口差压，取得一定的经济效益。

关键词:空气预热器;在线清洗;应用研究

引言

某发电公司机组容量为2×660MW，单台锅炉配备2台三分仓式回转式空气预热器。空气预热器主轴垂直布置，烟气和空气以逆流方式换热。空气预热器的结构设计和受热元件满足选择性催化还原法(SCR)脱硝装置的要求。空气预热器的冷端受热面采用抗腐蚀大波纹搪瓷元件制成，其厚度不小于1．0mm，蓄热元件寿命≮50000h，且高温元件δ≥0．8mm。空气预热器转子直径为12450mm，外壳13110mm。换热元件高度为1950mm，分为热端1000mm，冷端(搪瓷元件)950mm。空预器转向为先一次风后二次风。空气预热器热端设置蒸汽吹灰器，冷端为双介质吹灰器。在运行中，2#锅炉空预器冷端发生多次堵塞，导致进出口差压升高，在机组高负荷期间该现象尤为明显。虽然空预器厂家配置了双介质吹灰器，但使用的情况不理想，多次吹扫仍不能达到预期效果。目前常规方法是停机后对空气预热器进行离线清洗，但该方法会造成较大的经济损失，因此研究空预器在线清洗技术对机组的安全经济运行具有重要意义。1空预器堵塞原因分析根据大修期间对空预器冷端沉积物进行分析，硫酸氢铵成分在75%以上，其余成分是硅酸盐及铁的腐蚀产物，说明该沉积物主要是SCR进行脱硝过程中过量的氨气与SO3生成硫酸氢铵。

1．1硫酸氢铵的生成机理

在SCR系统脱硝过程中，烟气在通过SCR催化剂时，催化剂中的钒在催化降解NOX的同时，也会发生SO2→SO3的氧化反应，SO2的氧化率与V2O5的关系见图1(相对氧化率指不同的含量的V2O5催化剂SO2氧化速率与某基准含量的V2O5催化剂SO2氧化速率之比)［1］。根据资料显示，烟气中约1%的在SO2在脱硝过程中氧化成SO3，随温度的升高SO2的氧化率增大。在脱硝过程中由于NH3的反应不完全，逃逸是客观存在的，它在空预器中下层处与SO3形成硫酸氢铵，其反应式如下。NH3+SO3+H2O→NH4HSO4

1．2硫酸氢铵在空预器的沉积

硫酸氢铵在不同的温度下分别呈现气态、液态、颗粒状。气态或颗粒状液体状硫酸氢铵会随着烟气流经空预器，不会对预热器产生影响。在通常运行温度下，硫酸氢铵的熔点为147℃，其液体形式在物体表面聚集或以液滴形式分散于烟气中。液态的硫酸氢铵是一种粘性很强的物质，在烟气中会粘附飞灰［2］。附着于预热器传热元件上形成融盐状的硫酸氢铵，造成预热器的腐蚀、积灰，进而影响空预器的换热及锅炉的正常运行。

1．3硫酸氢铵在预热器中形成

区域硫酸氢铵的形成是有固定的温度区域，对于燃煤锅炉，140～230℃之间的温区位于空预器常规设计的冷端层下方和中间层的位置，此区域为距空预器传热元件底部381～813mm位置之间。由于该区域内形成的液态硫酸氢铵捕捉飞灰能力极强，会与烟气中的飞灰粒子相结合，附着于空预器传热元件上形成融盐状的沉积，造成空预器的腐蚀、堵灰等。由于硫酸氢铵沉积在空预器冷端，导致空预器堵塞，引风机的电耗增加，严重时会迫使锅炉降负荷运行。因此解决空预器冷端堵塞问题，能有效保证锅炉安全稳定经济运行。

2空预器在线清洗的风险及控制措施

空预器在线清洗技术即在锅炉高负荷运行期间向空预器冷端喷入高压水，将附着于换热元件的沉积物冲刷下，掉落的沉积物随烟气携带至后续除尘器处理，清洗至空预器进出口差压降低至正常值后结束。在线清洗技术的优点是不需要停机及系统隔离、操作简单、不影响锅炉带负荷、清洗终点容易判断;缺点是风险大，工艺控制不当导致空预器出口烟道积灰，烟气阻力增大，如换热元件温差变化大易使预热器变形、搪瓷脱落等，易造成空预器停运的风险，影响锅炉安全运行，因此需对该技术的风险进行分析评估并制订相应的控制措施方可实施。

2．1清洗水对烟温的影响

由于空预器为烟气和一、二次风进行换热服务，清洗水量过大会使一、二次风风温降低，影响制粉及燃烧系统的正常运行。在清洗过程中需根据锅炉负荷控制喷水量，使排烟温度高于硫酸露点，减少硫酸凝结。喷入的水量应迅速蒸发，击落的积灰能够随烟气带出空预器，避免烟道积灰。因此排烟温度低于120℃，应该及时调整清洗水量，提高烟温，若持续下降至110℃，则应停止在线清洗。

2．2清洗水温对换

热元件的影响换热元件在正常运行的温度为350～120℃，如果喷入水量过大，容易造成换热元件温差变化大，导致预热器变形、搪瓷脱落，造成空预器卡涩等故障，影响锅炉安全运行。因此需控制清洗水量不宜过大，另可将清洗水加热到40～60℃，能降低冷端换热元件与高压清洗水温度差，减少冷端搪瓷元件遇冷开裂的风险。

2．3清洗水压的选择

清洗水压是决定清洗效果的关键指标，水压过低，水流未接触到换热元件就会被高温烟气蒸发，起不到清洗作用，水压过高，对水管、喷嘴以及高压泵的参数要求更高，而且容易损坏换热元件。合适的清洗水压需在实际操作中进行调整试验。

2．4喷嘴导轨的设置

空预器在线清洗的效果还与喷嘴的安装位置有关，在不影响空预器运行的情况下，喷嘴应靠近冷端的换热元件，并在喷嘴行走过程中保持垂直向上的状态，以达到最佳的清洗效果。在机组检修期间，在空预器冷端侧布置导轨，导轨支撑牢固可靠，确保不会因喷嘴在清洗中产生的作用力而产生变形。3空预器在线清洗的实施在运行中，2#锅炉空预器发生多次堵塞现象， 导致进出口差压升高，机组需降负荷运行，严重地影响了机组的安全经济运行。为降低空预器进出口差压，拟对2#锅炉的A、B侧空预器进行在线清洗。

3．1设备的选型

清洗泵采用耐温三柱塞泵，泵头材质SS304不锈钢，扬程:40MPa，流量80L/min，正常空预器清洗压力不超过35MPa，喷嘴直径为2mm。为防止喷嘴堵塞及杂质颗粒对喷嘴的磨损，在高压泵入口设置精密滤网，防止喷嘴堵塞。高压清洗泵组布置在锅炉零米。在喷嘴的移动杆上做等距的刻度，由移动杆伸入空预器的深度判断喷嘴的清洗位置。

3．2实施步骤

清洗的实施从7月5日开始，在机组高负荷期间实施，对2#锅炉A、B侧空预器冷端各进行两次在线清洗。清洗流量:3t/h，清洗压力30MPa，喷嘴每1min进1格，每侧空预器清洗时间约为120min。清洗过程中，运行人员监测空预器驱动电机电流、空预器阻力、排烟温度、烟道排污情况及除尘器运行是否正常，记录高压水冲洗时间、压力、空预器在冲洗前后机组负荷、烟气和空气侧差压、送风机和引风机电流、炉膛压力、热风和排烟温度等参数。当发现空预器出口烟温下降较快时，停止在线清洗。在线清洗系统图见图2。

3．3效果分析

从表1可看出通过对2#锅炉空预器的在线清洗，空预器的进出口差压明显的降低，有效地保障了机组在高负荷下的稳定运行，由于降低空预器的进出口差压，引风机的运行电流降低了20A以上，经济效益明显。

4结论

1)传统的蒸汽吹扫产生的机械动能只能吹掉表面的疏松的浮灰，空预器内部换热元件布置紧密，阻力较大，蒸汽吹扫无法吹透［3］。对坚硬致密、附着牢固的硫酸氢铵垢层，需要利用高压水的冲刷、剪切以及沸腾膨胀等综合作用，对垢层剥离、破碎。从实际应用效果来看，空预器的在线清洗能有效清除空预器冷端的硫酸氢铵，减少空预器进出口差压，达到节能降耗的效果。2)空预器经过在线清洗，在短时间内落灰较多，原有的灰斗配置的灰管，无法将积灰顺利地排出，在清洗中多次出现灰管堵塞的现象。因此为配合空预器的在线清洗，需对灰斗进行改造，加大排灰力度，避免灰管堵塞。3)为减少硫酸氢铵的生成速度，应合理控制SCR参数，避免过量加入氨，造成大量的氨逃逸而加速硫酸氢铵的生成。根据设计条件，每台炉SCR系统都有设计最大喷氨量，当自动调整或人工调整时，应注意不要高于此限值。如果需过量喷氨才能将NOx降低到超低排放值，应通过喷氨优化试验进行调整各喷氨支管的开度，减少氨逃逸现象的产生。

参考文献:

［1］马双枕，金鑫，孙云雪，等．SCR烟气脱硝过程硫酸氢铵的生成机理与控制［J］．热力发电，2010，39(8):12－16．

［2］陈海林，宋新南．SCR脱硝性能影响因素及维护［J］．山东建筑大学学报，2008，23(2):145－147．

［3］王广兵，宋绍伟．锅炉空预器堵灰的原因分析及处理措施［J］．电力科技与环保，2013，29(6):43－44．

作者:唐欣 单位：江西远达环保有限公司