(忻州广宇煤电有限公司山西省忻州市034000)
摘要：主要介绍某电厂供热季节出现空预器差压增大，远超设计值，严重影响机组发电和供热负荷。简述了硫酸氢铵形成机理，指出硫酸氢铵是造成空预器堵塞的重要原因。结合该电厂供热期间不得停运检修的实际情况，探讨在机组不停运的情况下，采用提高空预器入口烟温和在线高压冲洗的来消除空预器积灰，为供热机组在线治理空预器堵塞提供参考。
关键词：脱硝系统；在线冲洗；堵塞；空预器差压
一、设备介绍
某电厂#3、#4机组为2×350MW供热机组，锅炉型号：SG-1193/25.4-M4419型。除尘采用电袋复合式除尘器。其中#4锅炉配备两台三分仓空气预热器，型号为2-RAP-VR(50)-11.3×2.5，传热元件共3层，由下至上分为冷段层、热段中间层和热段层，高度分别为1000mm、500mm、1000mm；空预器转动方向为烟气侧→一次风侧→二次风侧。空气预热器设有轴向、径向和旁路（环向）等三向密封系统，它们由径向密封片与扇形板、轴向密封片与轴向圆弧板以及旁路密封片与转子密封角钢组成，是阻止空气向烟气泄漏的主要构件。
2、故障现象
自从2018年供热季以来，#4炉#1空预器烟气侧压差逐渐增大（设计1.2KPa，当前最大2.5KPa），空气预热器传热元件堵塞现象越来越严重，机组最大负荷只能维持230MW，锅炉侧风机单耗增大，导致厂用电率升高，严重影响机组经济运行。如果不及时处理，可能造成空预器传热元件彻底堵死被迫停机处理，并严重影响城市供热，所以必须立即采取措施处理空预器烟气侧的堵塞。
目前，处理空预器堵塞的办法只能在空预器停运后进行治理，机组运行中只有停止单侧空预器并彻底隔绝后进行高压水冲洗内部积灰。但空预器单侧停运带来的负面影响将迫使锅炉负荷减半、汽轮机无法进行抽汽供热等诸多负面影响，再者由于该机组#1空预器烟气挡板门关闭不严密，无法采用上述方法解决。需要研究一套适用于该机组实际的方案，在空预器运行中进行消堵工作。
3、可行性分析
3.1入炉煤灰分含量大造成堵塞
今冬供热季以来，为控制燃料成本，均采用收到基灰分超过39%的烟煤（设计煤种收到基灰分为38.76%），但是其他锅炉空预器未发生堵塞，且灰分差值不超2%，可忽略不计，故排除该因素。
3.2空预器传热元件断裂碎片造成堵塞
11月初#4炉C修时该空预器检查时发现了个别碎片，均已彻底清理，且本次堵塞是逐渐加重的，直接排除了该原因。
3.3燃用煤种硫含量高造成堵塞
经查阅《入炉煤质量监督报表》，发现供热季以来，入炉煤收到基硫分在1.65～1.7%之间（设计硫份1.15%），但是2018年以前未发现传热元件有低温腐蚀问题，而采用脱硝系统可能产生并加剧空预器传热元件中硫酸氢氨的形成造成堵塞。
3.4脱硝系统氨逃逸造成堵塞
由于机组负荷随电网AGC指令进行快速增减，导致脱硝系统喷氨量调整不及时或烟道喷氨量不均匀，可能造成烟气中的氨逃逸量增加至2ppm以上，导致空预器传热元件中硫酸氢氨增加造成堵塞。
3.5烟气流量不均
经过对#4炉脱硝系统两侧烟道流量分析得知：#4炉#1空预器对应侧烟道流量比#4炉#2空预器对应侧烟道流量偏大170Km³/h，#4炉#1空预器堵塞严重。
4、机理分析
4.1硫酸氢铵形成机理
SCR烟气脱硝装置中逃逸的氨（NH3）与烟气中的SO3和水蒸汽生成硫酸氢铵，其反应为NH3＋SO3＋HO2→NH4HSO4。NH4HSO4在通常脱硝运行温度下，露点为147℃，从气态到液态转变的温度区间正好在流经空预器部分的烟气温度区间内，烟气中的气态硫酸氢铵会在空预器冷段的传热元件凝结，液态硫酸氢铵粘性很强（像鼻涕一样），在烟气中粘结飞灰，而硫酸氢铵的反应生成温度一般在150℃～200℃之间，正好处于空预器的低温段，因此造成空预器冷端积灰严重，当硫酸氢铵从烟气中吸水后也会造成设备腐蚀，主要是点状电化学腐蚀。
4.2根据硫酸氢氨的特点，分析解决堵塞的办法
硫酸氢铵反应生成温度在150℃～200℃之间。也就是说，硫酸氢铵一般在空预器中下部分生成；硫酸氢铵在200℃可以分解，也就说200℃以上的区域是安全的；所以运行中提高空预器中下部冷端平均温度可以气化部分硫酸氢氨，可有效减少堵塞情况。
经过咨询厂家得知，由于硫酸氢氨区域为距空预器传热元件底部381mm～813mm位置之间，考虑到最下层传热元件在烟气入口处易形成颗粒堆积，通常最下层传热元件的高度选择900～1200mm左右，该电厂#4炉空预器最下层蓄热元件高度为1000mm，所以我公司1000mm蓄热元件至底部向上381mm～813mmmm范围内属于硫酸氢氨区域，容易堵塞。
硫酸氢铵都极易溶于水，所以可以通过高压水冲洗进行硫酸氢氨堵塞治理，虽然存在将冲洗枪放入空预器内部且维持停炉冲洗压力（40～60MPa）方面仍然没有成熟技术，但是只要解决该问题，就可以保证停炉冲洗空预器清堵的效果。
5、方案优选
对于硫酸氢氨造成空预器堵塞的要因，该电厂通过讨论针对不同原因提出对应解决问题的方案，确定了最佳方案：一是通过提高空预器入口烟温及出口冷端平均温度缓解堵塞；二是通过加装临时在线冲洗设备进行彻底清理堵塞。
实施一：
1、提高空预器入口烟温及出口冷端平均温度，下移硫酸氢氨堵塞区域。（1）尽量提高机组负荷，省煤器出口烟温升高。（2）低负荷时尽量运行上层制粉系统，提高火焰中心高度。（3）尽量将燃烧器摆角上摆运行，拔高火焰中心高度；（4）提高一次风速，推迟煤粉着火时间；（5）二次小风门配风方式采用正宝塔型调整，根据NOx值尽量关小高位燃尽层开度。（6）提高炉膛负压至-200Pa以上运行，推迟着火时间，同时可以加快空预器内部烟气流速。
2、提高空预器蓄热元件区域温度，减少空预器中下部的堵塞区间：（1）投入#4炉#1送风机、一次风机暖风器，提高空预器冷端的进风温度，提高空预器冷端的平均温度，控制空预器出口排烟温度在170℃左右运行；（2）调整偏执减少#1空预器热一二次风风量，减少冷却风量，开大#4炉#1引风机动叶偏执，提高空预器蓄热元件冷端平均温度。
效果检查：对策实施的4天后空预器烟气侧差压降低至2.1KPa，机组出力由230MW升至260MW(带供热工况)。
实施二：
加装临时在线冲洗设备进行冲洗清堵，冲洗压力维持在60MPa.
效果检查：对策实施的4天后空预器烟气侧差压值降低至1.1KPa，优于设计工况（1.2KPa），机组出力由260MW升至310MW(带供热工况)。
为了检查目标完成情况，对策实施后继续对治理后的空预器堵塞情况进行了跟踪，巩固期内2018年11月至2018年12月，为期1个月，290MW供热工况下空预器压差为1.15KPa。
6、产生效益
共节省成本:
1、空预器差压大造成负荷限制：0.3元/度×3万度/小时×3648小时=3283万元。
2、非停启停机一次费用约100万元；
3、一次非停考核约50万元。
计算#4机组整个供热季共计节约3433万元以上（未计供热损失、双细则奖励、冲洗费用等）。
（作者单位：华电忻州广宇煤电有限公司）
作者简介：王枭伟，（1985～），男，本科，助理工程师，研究方向火电厂生产运行。
参考文献：
[1]刁润丽，赵世伟，刘嘉.烟气脱硝产生的硫酸氢铵对空预器的影响和对策[J].应用能源技术.2015（4）:20-24