回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器熱風(fēng)清洗防堵控制技術(shù)

回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器熱風(fēng)清洗防堵控制技摘要：電站鍋爐脫硝一般采用氨氣作為觸媒，過量逃逸的氨氣會和煙氣中的硫酸產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成液態(tài)的硫酸氫銨會粘結(jié)飛灰形成堵塞物，導(dǎo)致回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的堵塞，是目前燃煤機組鍋爐普遍存在的問題。關(guān)鍵詞：空氣預(yù)熱器；防堵控制；熱風(fēng)清洗；回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器；硫酸氫銨1存在的問題針對部分大型電站鍋爐進行脫硝改造后空氣預(yù)熱器的堵塞情況，分析空氣預(yù)熱器堵塞的原因，介紹一種新型的熱風(fēng)防堵控制方法及其實施情況，為其他類似電廠空氣預(yù)熱器的堵塞問題提供參考。SO2會被催化為SO3，電廠安裝的SCR系統(tǒng)投用后也會增加煙氣中SO3的總量。在SCR反應(yīng)器中SO2被氧化的比例根據(jù)催化劑的不同，SO3濃度也相應(yīng)增加。煙氣中存在的SO3造成空氣預(yù)熱器堵塞的原因主要有2類。a.空氣預(yù)熱器冷段壁面溫度低于煙氣中SO3的露點溫度，出現(xiàn)了硫酸（HSO）結(jié)露的情況，結(jié)1號、2號鍋爐由于脫硝入口氮氧化物高，脫硝噴氨量較大，產(chǎn)生硫酸氫銨（NHHSO）引起空氣預(yù)露的硫酸腐蝕受熱面表面，使沾灰的情況加劇，造成空氣預(yù)熱器堵塞。熱器傳熱元件堵塞現(xiàn)象嚴(yán)重，造成了引、送風(fēng)機耗電率升高，堵塞嚴(yán)重時限制了機組帶負(fù)荷能力，強化蒸汽吹灰后引風(fēng)機空氣預(yù)熱器傳熱元件吹損等異常問題。2空氣預(yù)熱器堵塞原因電站鍋爐燃煤中含硫量大小不一，燃燒中會產(chǎn)生SO3,SO3的量和煤質(zhì)含硫量成正比，隨著煤中含硫量的增加SO3濃度也相應(yīng)增加。SCR中的b.煙氣中SO3造成的另外一種形式的空氣預(yù)熱器堵塞與一種化學(xué)物質(zhì)硫酸氫銨（NH4HSO4,或稱ABS）有關(guān)。在146?207°C，硫酸氫銨為高粘性液體，易粘附在空氣預(yù)熱器的中低溫?fù)Q熱面，粘附煙氣中的飛灰，惡化空氣預(yù)熱器堵塞；低于146C時，硫酸氫銨為固體，影響較小。目前電廠通常采用的辦法主要有以下幾種：從燃燒側(cè)著手，增開燃盡風(fēng)降低NOx，減輕SCR壓力，減少氨逃逸；加高空氣預(yù)熱器冷端換熱元件高度，改造封閉波形；嚴(yán)重時采用不間斷長時吹灰；影響機組運行時停機沖洗。3熱風(fēng)清洗技術(shù)目前電廠常用的堵塞處理方案雖能對空氣預(yù)熱器堵塞有一定程度的緩解，但治標(biāo)不治本，無法根除空氣預(yù)熱器堵塞問題，這會增加鍋爐的運行負(fù)擔(dān)，增加三大電機耗電量，影響電廠安全經(jīng)濟運行。因此針對空氣預(yù)熱器運行特性，提出使用熱風(fēng)清洗技術(shù)，將熱風(fēng)（約350C以上）引至換熱片即將進入煙氣倉的區(qū)域，逆向加熱蓄熱元件，一方面高溫?zé)犸L(fēng)可氣化冷端生成的NH4HSO4,另一方面可有效提高該最冷區(qū)域換熱片的溫度，從而抑制NH4HSO4生成的同時防止硫酸蒸汽凝結(jié)，此外，高壓熱風(fēng)對蓄熱元件亦存在吹掃作用，以此可有效解決空氣預(yù)熱器換熱面腐蝕及堵塞的問題。1技術(shù)原理熱風(fēng)清洗技術(shù)的原理為：根據(jù)硫酸氫銨的物理特性，當(dāng)溫度上升時，硫酸氫銨產(chǎn)生相變，液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，可以隨熱風(fēng)帶走，不會粘結(jié)在蓄熱元件上。所以利用空氣預(yù)熱器出口熱一次風(fēng)，在空氣預(yù)熱器冷端巧妙進行設(shè)計，隔離出一個清洗區(qū)域，引入高壓熱風(fēng)到清洗分倉中，將分倉內(nèi)的溫度場迅速提高，使飛灰中的硫酸氫銨由液態(tài)迅速轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，使飛灰無粘結(jié)基礎(chǔ)隨熱風(fēng)帶走，避免液態(tài)硫酸氫銨的生成，從而改善堵塞問題，其原理與熱風(fēng)再循環(huán)技術(shù)具有相似性】3］，但本質(zhì)不同，熱風(fēng)再循環(huán)的機理是提高金屬壁溫，本技術(shù)機理是通過高流速置換掉轉(zhuǎn)子內(nèi)的攜帶漏風(fēng)，同時迅速提升飛灰中硫酸氫銨的氣化速度。3.2總體方案根據(jù)空氣預(yù)熱器的運行特性，在空氣預(yù)熱器出口的熱一次風(fēng)管道上抽取熱風(fēng)，進入冷端加熱二次風(fēng)側(cè)低溫區(qū)3.8。的清洗分倉（轉(zhuǎn)子總分倉為360°），提高3.8°清洗分倉內(nèi)溫度場的溫度到硫酸氫銨結(jié)露溫度（按207°C）以上，使硫酸氫銨在此區(qū)域內(nèi)迅速由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，能夠使飛灰無粘附基礎(chǔ)隨熱風(fēng)帶走，在冷端3.8。清洗分倉通過新增扇形板進行隔離，只流通高溫的熱一次風(fēng)，熱端出口一、二次風(fēng)道布置同常規(guī)三分倉預(yù)熱器，不需要改動。由于預(yù)熱器出口熱一次風(fēng)壓力高于冷二次風(fēng)入口壓力，有壓差作為動力來源，根據(jù)電廠項目實際情況，在額定負(fù)荷下，一次熱風(fēng)出口壓力約6340Pa，二次冷風(fēng)壓力為2580Pa，壓差約3760Pa，考慮到熱風(fēng)清洗系統(tǒng)阻力，仍有約3kPa以上的差壓作為動力來源。熱風(fēng)從熱一次風(fēng)抽取出來，從冷端清洗風(fēng)倉進入預(yù)熱器，高速流經(jīng)受熱面氣化硫酸氫銨后，混入熱二次風(fēng)直接排走，解決空氣預(yù)熱器堵塞問題。空氣預(yù)熱器熱風(fēng)自清洗方案見圖1。3性能計算將煙氣側(cè)、一次風(fēng)側(cè)、二次風(fēng)側(cè)、清洗分倉每個區(qū)域內(nèi)細(xì)分成11個小溫度區(qū)域，采用微積分的辦法結(jié)合對流換熱的計算方法，將初始入口風(fēng)溫由常規(guī)的20C，更改為不同負(fù)荷下的不同參數(shù)。根據(jù)熱力學(xué)原則，熱風(fēng)進入預(yù)熱器后先對飛灰和格倉內(nèi)的攜帶風(fēng)進行同種介質(zhì)之間的熱傳導(dǎo)，其次對流經(jīng)受熱面低溫區(qū)的搪瓷鋼板換熱。從計算結(jié)果可以看出，高溫的熱風(fēng)進入冷端后，風(fēng)溫會逐漸降低，在不同負(fù)荷下，在對應(yīng)受熱面不同高度（高負(fù)荷800?900mm、低負(fù)荷1000?1300mm）范圍，熱風(fēng)溫度降到最低點，而此處恰恰是硫酸氫銨液態(tài)結(jié)露最嚴(yán)重的區(qū)域，因此設(shè)計的原則是務(wù)必保證此處的熱風(fēng)溫度高于硫酸氫銨結(jié)露溫度（按207C）。4熱風(fēng)清洗技術(shù)應(yīng)用及效果1技術(shù)應(yīng)用設(shè)計說明：本次計算按3.8°分倉面積設(shè)置清洗分倉，清洗分倉設(shè)置在二次風(fēng)側(cè)靠緊一次風(fēng)桁架流場模擬位置，新加一個隔離風(fēng)倉出來，熱端不需做任何改動，從溫度場可以看出，按最低40%負(fù)荷考慮，低溫區(qū)域最低溫度為207.88C，大于液態(tài)硫酸氫銨結(jié)露溫度的上限（結(jié)露溫度為207°C），在滿負(fù)荷的時候大50°C，余量足夠。4.2應(yīng)用效果整個系統(tǒng)的設(shè)計壓力為3kPa，也就是熱一次風(fēng)和冷二次風(fēng)之間的壓力差，根據(jù)現(xiàn)場實際情況這個壓力約3.5kPa，考慮整個管道系統(tǒng)的沿程阻力，按3kPa來考慮設(shè)計足夠，且這個壓力恒定。在清洗風(fēng)倉進口處通過變徑將管道直徑改變?yōu)?00mm，這樣方便現(xiàn)場安裝布置，因為空氣預(yù)熱器二次風(fēng)殼體空間有限，用800mm的管徑直接接入循環(huán)風(fēng)倉布置較困難。和噴風(fēng)口的流速進行漸變過度，從而匹配，類似于蝦米角管道的設(shè)計原理，局部的流速提高又能防止這個區(qū)域積灰。不用擔(dān)心管道變窄會影響流量，因為壓力固定的情況下，管徑越小，流速越快，流量不變，氣體密度越大，出口壓力增加。比如6500mm處的管道流量仍為20525m3/H，流速則變?yōu)?9.08m/S，而到噴風(fēng)口位置的流速會進一步提高到35.264m/S。清洗風(fēng)進口風(fēng)道從冷二次風(fēng)人孔門部位進入，從扇形板中部位置垂直向上接入清洗風(fēng)倉內(nèi)，不能從殼體側(cè)面直接接入，這樣可以避免電流比基本相同，說明鍋爐運行環(huán)境無變化，空氣側(cè)、煙氣側(cè)效率提升說明換熱效率有所提高，三大電機總電流下降14%，效果明顯。原來3號鍋爐一直采用煙氣側(cè)升溫，提高排煙溫度到接近180C的辦法來蒸發(fā)硫酸氫銨防止堵塞，這種運行方法對空氣預(yù)熱器減速機影響較大，因為轉(zhuǎn)子膨脹量高?？諝忸A(yù)熱器熱風(fēng)清洗改造后，不再需要進行升溫運行，換熱元件均無堵塞，證明了技術(shù)可靠性。使用1a時間內(nèi)空氣預(yù)熱器維持阻力最高不超過1.3kPa，停爐期間對本系統(tǒng)進行檢查，確認(rèn)本技術(shù)可靠，性能達(dá)標(biāo)。熱風(fēng)清洗技術(shù)的應(yīng)用降低了空氣預(yù)熱器煙阻力，提高空氣預(yù)熱器換熱效率，避免空氣預(yù)熱器堵塞嚴(yán)重后造成引風(fēng)機喘振，被迫停爐進行空氣預(yù)熱器高壓水沖洗事件的發(fā)生，提高了鍋爐運行可靠性。相比應(yīng)用前的情況，空氣預(yù)熱器平均阻力降低1.5kPa以上，單臺鍋爐1a可節(jié)電600萬kWH。避免了空氣預(yù)熱器堵塞后加強蒸汽吹灰，造成鍋爐傳熱元件吹損加劇問題，提高了空氣預(yù)熱器傳熱元件的工作壽命和可靠性問題。節(jié)約沖洗成本，空氣預(yù)熱器每次高壓水沖洗費用為8萬元，機組停運時間需3d,安裝熱風(fēng)清洗系統(tǒng)后節(jié)約了水沖洗成本費用。5結(jié)束語通過以上分析和論述，介紹一種熱風(fēng)清洗防堵控制新技術(shù)，對于防止空氣預(yù)熱器的堵塞，解決目前市場上防堵技術(shù)的豐富性，有一定的參考作用。河北衡豐發(fā)電有限責(zé)任公司鍋爐實行深度減排后，由原計劃實施的SCR優(yōu)化+低溫氧化法方案改為SCR優(yōu)化+空氣預(yù)熱器熱風(fēng)清洗方案，節(jié)約大量投資和運營成本，目前衡水電廠1—4號鍋爐均安裝熱風(fēng)清洗系統(tǒng)，有效解決了脫硝系統(tǒng)深度減排后引起的空氣預(yù)熱器堵塞問題，實現(xiàn)了鍋爐環(huán)保且排放達(dá)標(biāo)。參考文獻(xiàn)：劉康.回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器熱風(fēng)吹掃防堵控制技術(shù)探析[