淺析空氣預熱器堵塞
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摘 要 空氣預熱器是利用煙道排出煙氣的熱量去加熱送風機出口的冷風的熱交換設備，加熱后的冷風一部分作為熱一次風到制粉系統去，一部分到爐膛兩側的風箱作為二次風。減少了熱量的損失，提高了整個機組的經濟性。但是，隨著使用時間的推移，空氣預熱器在運行中，不可避免地會出現運行阻力上升的情況。空氣預熱器運行壓差的增大，不僅會引起引風機電流的增加，從而導致廠用電率的增加;同時，兩側空氣預熱器運行阻力不一致嚴重時還會導致引風機喘振，嚴重影響設備的正常安全運行。故針對空氣預熱器的堵塞情況，結合實際情況去分析無比重要。
關鍵詞 空氣預熱器;堵塞;高爐煤氣;硫酸氫銨;吹灰蒸汽
引言
自備電廠#1、#2爐2 X350 MW項目預熱器為兩分倉容克式空氣預熱器，2015年168小時通過以后，兩臺爐空氣預熱器總體運行良好，漏風率控制在5%以內，取得了良好的效益。然而，自2018年2月#1爐 B修后，#1爐空氣預熱器壓差最高達2.1 kpa，#2爐 C修后空氣預熱器壓差最高達2.0 kpa。
1 空氣預熱器堵塞的原因
回轉式空氣預熱器的堵塞的根本原因是低溫腐蝕和堵灰。由于空氣預熱器的堵灰和低溫腐蝕是彼此作用的，空氣預熱器堵灰會導致煙氣中硫酸蒸汽的凝結的速度變快，從而促進了空預器的低溫腐蝕效果，嚴重損壞了空氣預熱器傳熱元件，給設備維護帶來昂貴的代價。所以，必須采用相應的措施來預防空氣預熱器堵灰，以提高電廠的經濟效益[1]。
1.1 影響空氣預熱器堵灰的原因
?。?） 摻燒高爐煤氣
由于高爐煤氣可燃物質的成分為CO和H2，它們所占高爐煤氣的體積百分比少于30%，大部分是惰性的N2、CO2等氣體，這使得高爐煤氣發熱值低，燃燒性能差等特性。第一點，在摻燒過程中，煤粉的著火溫度較高爐煤氣的高，高爐煤氣燃燒引起煤粉周圍氧氣濃度降低，推遲煤粉著火。第二點，因為高爐煤氣存在大量不可燃氣體進入爐膛，降低爐膛溫度，從而導致煤粉燃燒速度降低。第三點，在截面一定的煙道情況下，由于摻燒高爐煤氣而導致的煙氣量增大，加大了煙氣流速，使得煤粉在爐膛停留的時間減少，影響了煤粉燃盡，飛灰含碳量增加。 最終導致的結果是煙氣含粉塵量大，這也是為什么摻燒高爐煤氣的情況下空氣預熱器壓差較沒有摻燒高爐煤氣高的原因。
?。?）SO3及煙氣中的酸露點
由于粉煤中含有有機硫化物，無機硫等物質，煤粉發生燃燒時，除了部分硫酸鹽留在灰外，大部分硫燃燒產生SO2， SO2在煙氣中的富余的氧氣和煤灰中的氧化亞鐵的催化作用下生成SO3。 在煙溫低于一定溫度的情況下，由于SO3與煙氣中的水分容易結合成硫酸蒸汽，引起空氣預熱器傳熱元件發生低溫腐蝕。而且在低溫腐蝕下，硫酸成液態與煙氣中的灰塵顆粒結為一體，堵塞空氣預熱器通道[2]。
由于脫硝空預器需要噴氨，一旦煙氣中的SO3濃度比逃逸的氨濃度（一般脫硝出口小于3μL/L）高時，大部分反應成硫酸氫銨（ABS）。ABS在147～220℃中呈現出高黏性、液態狀，容易凝結淤積在傳熱元件表面，煙氣中的顆粒從傳熱元件中通過時遇到ABS發生黏附，從而導致傳熱元件發生堵塞，空氣預熱器運行阻力上升，并且降低空預器的換熱效果。通過對我廠常使用的大同煤的含硫量為1.1%，屬高含硫煤種，故酸露點較高。經抽檢發現#1、#2爐脫硝反應器模塊催化劑已經部分失效，容易造成氨逃逸增大，從而導致硫酸氫銨的產生。
?。?） 冷端綜合溫度
空氣預熱器的冷端綜合溫度指的是空預器的煙氣出口溫度加上送風機進空預器的空氣入口溫度所得到的溫度值，降低空預器堵灰風險最有經濟性的辦法就是提高空氣預熱器的金屬壁溫，也就是把空預器的冷端綜合溫度拔高到一定的值。為了避免空預器堵灰，運行中需要保持冷端綜合溫度高于推薦的冷端綜合溫度最小溫度，保證煙氣露點溫度在空預器金屬壁溫以下。由于我們的煤種含硫量在1%左右，根據廠家推薦，可以看到我們的最低冷端綜合溫度在145～150℃之間。正常運行中，煙氣出口溫度最低為125℃，空氣入口溫度30℃左右，基本滿足要求。
?。?）吹灰蒸汽帶水
相對吹灰蒸汽溫度來說，空預器內部的煙氣溫度和空氣溫度較低，冷風和熱煙氣在進行熱量互換后，空預器冷端傳熱元件表面溫度更加低，流經的煙氣因為含有很多灰分，其沉積在冷端傳熱元件表面。如果有水和酸性液體與之發生化學反應后就會導致結垢硬化，其后果是一般蒸汽吹灰器不能清除的，甚至很可能導致空預器嚴重堵灰。
另外，運行人員有時為了提高清灰效果，可能會對吹灰器的吹灰壓力進行設定調整。但是可能出現的是，當吹灰壓力設太高了，就會破壞轉子的密封導致漏風增加，吹損傳熱元件波紋板;另外， 如果吹灰蒸汽溫度低于設計值，或者由于吹灰管路疏水不徹底，蒸汽帶水對元件造成水擊，時間一長就吹損受熱面波紋板，損壞的波紋板碎片再次堵塞煙氣的流通通道，加重空氣預熱器堵塞。
（5）停爐吹灰時粗灰
每次停爐，檢修人員都會進入爐膛用壓縮空氣將爐膛水冷壁、爐墻壁上的灰吹下，不可避免地，空氣預熱器上方爐墻拐角積聚的粗灰掉落到熱端傳熱元件上，空氣預熱器吹灰時再把這些粗灰吹掃進入中段的傳熱元件，導致中段傳熱元件發生堵塞[3]。
2 結論及建議
綜上所述，#1、2#爐空氣預熱器運行壓差高的原因主要是脫硝反應器催化劑部分失效、吹灰器帶水、停爐吹灰粗灰堵塞導致。
建議：①高爐煤氣與煤粉混燒時，應注意投運方式，在點火啟動和煤氣、煤粉投運順序上可采用先油槍點火，煤粉燃燒，升負荷，再投用高爐煤氣的順序進行，使爐膛火焰中心溫度達煤粉燃燒適宜溫度再投用高爐煤氣。②更換失效脫硝催化劑;③規范空氣預熱器吹灰;④定期進行高壓水沖洗;⑤嚴格控制脫硝裝置氨逃逸率。
參考文獻
[1] 劉定平，陳紅艷.低熱值高爐煤氣與煤粉混燒技術的探討[J].鍋爐技術，2003，（11）：44-48.
[2] 李鋼柱.回轉式空氣預熱器差壓升高的原因分析及處理[J].低碳世界，2005，（7）：295-296.
[3] 張力.鍋爐原理[M].北京：機械工程出版社，2010：176-179.
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