DQZHAN技術訊：SCR超低排放后空預器堵塞的原因、預防及處理
為了適應環保新要求，SCR超低排放改造后，由于硫酸氫氨堵塞空預器，造成空預器壓差偏大，引起風機耗電增加、喘振失速等問題，必須對空預器進行升溫或在線水沖洗。經過多次升溫消除空預器堵塞和在線水沖洗，積累了經驗。本文介紹了這兩個過程，分析了危險點及采取的措施。
【關鍵詞】：空預器 堵塞 升溫消除硫酸氫氨堵塞 在線水沖洗
河北西柏坡發電有限責任公司330MW鍋爐為北京巴布科克˙威爾科克斯(B&WB)有限公司生產的B&WB—1025/18.3—M型鍋爐，預熱器為29VI(T)–1676(1778)MOD型(Φ10.33米)容克式三分倉空氣預熱器，原設計為上海鍋爐廠產品，后由豪頓華進行了密封改造。每臺爐配2臺空氣預熱器。
空氣預熱器發生堵灰，會引起一次風、二次風風壓增大、爐膛負壓難以維持，并出現擺動現象，擺動周期與空氣預熱器旋轉時間相吻合，嚴重時導致送、引風機發生喘振、一次風壓大幅周期波動，一次風管有堵塞危險，嚴重影響燃燒**。空氣預熱器堵灰還會造成鍋爐排煙溫度升高,風煙系統阻力增加，一次風、二次風正壓側和煙氣負壓側的壓差增大，增加了空氣預熱器漏風，堵灰嚴重還會影響鍋爐的帶負荷能力。
1.空預器堵塞的一般原因
1.1鍋爐燃煤煤種不符合設計值
煤種含硫量過高，會引起煙氣露點的降低，導致空預器冷端結露而造成腐蝕。燃煤低位發熱量過低，會造成燃煤量、煙氣量增大，增加了空預器阻力。灰分過高，造成鍋爐各受熱面積灰及磨損嚴重。揮發分過高，引起灰熔點下降，更容易結焦。
1.2鍋爐啟動時制粉系統投入不當
鍋爐啟動過程中，采用小油槍點火，或是啟動磨煤機時，爐膛溫度低，煤粉燃燒相對較差，勢必會造成飛灰可燃物大量增加。大量或者長時間投運油槍時，未燃盡的油污及未燃燒的煤粉進入空預器增加了堵灰的風險。
1.3空預器吹灰介質未達到設計值
空預器采用蒸汽吹灰時，疏水不暢或時間過短，造成空預器吹灰蒸汽過熱度不足，吹灰效果差。有資料指出，空預器吹灰蒸汽過熱度應保持在111-130℃。空預器吹灰器故障、減壓閥調節性能不好，蒸汽帶水，不但減弱吹灰效果，嚴重時還會在高溫下與積灰泥化板結。
1.4吹灰蒸汽閥門不嚴泄露
鍋爐空預器吹灰進汽閥門不嚴密，導致水蒸氣漏入空預器內部，導致空預器堵塞。故此，在每次停爐時，對空預器吹灰進汽閥進行檢查處理，能有效避免此原因導致的堵塞發生。
1.5空預器水沖洗不徹底
鍋爐每次停爐后，都要進行空預器水沖洗，沖洗過程一定要徹底，可采用透光法等手段進行檢查，避免沖洗不徹底，否則會在極短時間內加重堵塞，失去沖洗的意義。
2.SCR超低排放對空預器的影響
自脫硝投運以來，空預器壓差偏大，而在實行超低排放后，這一現象更加突出。高負荷時達到2.5KPa以上，吹灰器投運后效果不明顯，原因分析如下。
2.1空預器硫酸氫氨堵塞
燃煤鍋爐爐膛內煙氣中的SO2約有0.5%～1.0%被氧化成SO3。加裝SCR系統后，催化劑在把NOx還原成N2的同時，將約1.0%的SO2氧化成SO3。
SCR反應器出口煙氣中存在的未反應的逃逸氨(NH3)、SO3及水蒸氣反應生成硫酸氫氨或硫酸氨：
NH3+SO3+H2O→NH4HSO4
2NH3+SO3+H2O→(NH4)2SO4
當煙氣中的NH3含量遠高于SO3濃度時，主要生成干燥的粉末狀硫酸氨，不會對空預器產生粘附結垢。當煙氣中的SO3濃度高于逃逸氨濃度時，主要生成硫酸氫氨(ABS)。
國內部分進行煙氣脫硝改造機組對空預器低溫段元件鍍搪瓷，空預器冷段換熱元件即使采用鍍搪瓷元件，如果沒有有效的吹灰清洗裝置相配套，同樣會發生嚴重的堵灰。
搪瓷鍍層能顯著降低硫酸氫氨的結垢速率，但如鍍層因加工質量而損裂，將不利于防止硫酸氫氨的吸附。
2.2氨逃逸濃度過高
氨逃逸濃度越大，空預器阻力增加的越快。
煙氣脫硝裝置運行過程中，除了極端工況造成短時間內過量噴氨外，當氨噴射系統設計不當、煙氣流場分布不均勻或者噴氨格柵局部噴嘴被堵塞時，也會造成反應器出口局部區域的氨逃逸過量。不同程度的氨逃逸是造成空預器堵塞的主要原因。
對于煙氣脫硝裝置，除通過氨噴射系統、導流系統、混合系統的設計提高煙氣流場的分布均勻性外，日常運行過程中，還需嚴格控制噴氨量，防止過度噴氨，并定期進行氨噴射系統的噴氨流量平衡調整，防止局部噴氨過大造成氨逃逸濃度升高。
3.空預器堵塞的預防
為了更好地控制空預器堵塞情況，必須采取技術手段，杜絕空預器堵塞的原因，從根本上降低或者杜絕空預器堵塞情況發生。
3.1SCR超低排放前的一般手段
3.1.1冬季加強暖風器綜合治理
利用停爐機會對暖風器進行改造，以徹底解決因暖風器疏水不暢通引起振動而引起內漏。可考慮對暖風器進行改造，進汽端比疏水端提高了約300mm左右，可以緩解了暖風器泄漏幾率。在暖風器處都增加了玻璃觀察窗，以方便運行過程中檢查暖風器是否內漏。
3.1.2制粉系統投運時盡量滿足著火能量
機組每次停運時，在條件允許的情況下，盡量將安裝有等離子點火裝置的磨煤機對應煤斗燒空，并在下次機組啟動前將該煤斗配上發熱量大于4500kcal/kg，揮發份較高的煤種，同時等離子磨煤機啟動前應保證二次風溫大于200℃，以減少制粉系統啟動初期大量不完全燃燒產物的生成，從而抑止空預器堵灰的發生。
3.1.3加強省煤器輸灰系統綜合治理
鍋爐日常運行中加強省煤器灰斗料位的監視和控制，一旦發現高料位，立即聯系檢修進行處理。同時利用停爐機會，檢查省煤器灰斗真實料位，徹底疏通輸灰管線。
3.1.4對空預器要進行定期吹灰且吹灰蒸汽要保證足夠的過熱度
吹灰至少每8小時進行一次，如果發現空預器差壓有上升趨勢，應縮短吹灰時間間隔。吹灰程序控制必須采取疏水溫度控制，不能通過時間簡單判斷疏水是否干凈，必要時進行疏水管路改造以確保空預器吹灰效果。
3.1.5加強吹灰閥門的綜合治理
每次停爐后對空預器吹灰進汽閥和吹灰槍進行檢查處理，保證運行中不發生濕蒸汽泄漏到空預器換熱元件上。
3.1.6高壓水沖洗要徹底
空預器沖洗熱段一般采用消防水噴淋，冷端采用高壓水槍沖洗，通過抽檢中溫端換熱元件干凈程度以確定沖洗質量是否合格，正常兩臺空預器沖洗合格需要進行60小時左右。沖洗結束后一定要進行充分干燥，防止啟動時大量灰粒粘貼到換熱元件。
3.2SCR超低排放后的預防手段
3.2.1合理控制噴氨量
合理控制SCR出口參數，避免過調。根據設計條件，每臺爐SCR系統都有設計*大噴氨量，當自調或人工調整時，應當注意不要高于此限值，若是自由大量噴氨才能將Nox降低到超低排放值，應考慮其他方面的影響，不應僅靠過噴氨量來實現。
3.2.2加強對噴氨格柵均勻性的調整
制定噴氨格柵定期調整試驗機制，每次檢修或每半年均應對噴氨格柵進行一次優化，防止噴氨不均勻造成反應效率下降，浪費氨氣的同時造成空預器硫酸氫氨堵塞。
3.2.3控制氨逃逸濃度
運行中加強對氨逃逸濃度的監視，發現氨逃逸濃度異常升高，應立即降低噴氨量，查找原因，若因噴口堵塞或脫落，應及時修復，避免長時間不均勻運行。
3.2.4定期更換催化劑層
建立各爐催化劑臺賬，對催化劑進行全壽命管理，及時更換失效的催化劑，保證脫硝反應效率。
3.2.5預防空預器壓差增大定期工作
因脫硝超低排放及當前脫硝調節系統特性問題，對于因氨量瞬間過大造成硫酸氫氨堵塞空預器情況時有發生，為了預防空預器及風煙系統的**、經濟運行，應該制定定期工作，各單元機組均應按規定認真執行。
3.2.5.1每月20日中班，選取負荷大于80%階段(250MW、480MW)，進行兩個小時空預器升溫工作，A、B兩側分別進行。
3.2.5.2減小送風量(或增大引風機開度)以提高該側煙溫至160~170℃之間，注意*高點不能超過170℃(針對布袋除塵器，排煙溫度不可超過180℃，若無此限值，則應升高至230℃更佳)。
3.2.5.3每年10月底至4月初暖風器轉入運位后，升溫期間利用該側暖風器，根據煙溫變化情況和預熱器電流變化情況提高送風溫度至30~40℃之間，其余時間不用投入暖風器。
4.升溫消除空預器壓差增大方法及注意事項
鍋爐運行中，預熱器阻力超過1.5KPa，應開始執行以下措施：
4.1投入該側暖風器，根據煙溫變化情況和預熱器電流變化情況提高送風溫度至30~40℃之間(暖風器停運期間除外)。
4.2減小送風量(增大引風機開度)以提高該側煙溫至160~165℃之間，注意*高點不能超過170℃(針對布袋除塵器，排煙溫度不可超過180℃，若無此限值，則應升高至230℃更佳)。
4.3加強預熱器蒸汽吹灰頻次(投入空預器蒸汽連續吹灰)，直至阻力下降至1.3KPa(75%以上負荷)以下。
4.4同一單元兩臺機組不可同時進行升溫工作，20日完不成，可以由21日中班完成，月末上報績效分爐分AB側統計。
4.5加強監視煙溫測點，尤其在負荷變化及啟停磨期間，確保排煙溫度測點*高點不得超過170℃。
4.6調節送吸風量應緩慢進行，溫升5~10℃暫停調節穩定20分鐘以上，方可繼續升溫。注意調節煙溫變化速率。
4.7加強對空預器電流監測，預熱器電流一般不得超過正常值5A以上，否則穩定煙溫待空預器受熱均勻，電流回落方可繼續升溫。
4.8升溫期間制粉系統盡量保持穩定。
5.空預器在線水沖洗方法及注意事項
為了防止空預器的硫酸氫氨堵塞，部分單位在SCR改造之初，就對空預器吹灰器進行了改造，但鑒于運行風險，很少有人使用。
我公司已經將空預器吹灰器改造為雙介質吹灰器，經過與豪頓華公司協商，同意進行空預器在線沖洗，現已對我公司多臺機進行了多次沖洗，積累了一定的經驗。下面以#2機組為例對沖洗過程進行闡述，對危險點控制進行分析。
5.1沖洗過程：
5.1.1空預器在線沖洗由生產部鍋爐專工主持，鍋爐車間負責，豪頓華工程有限公司提供技術支持;沖洗過程由發電部負責。
5.1.2保持機組沖洗時負荷在280MW，*低不能低于260MW。
5.1.3檢查高壓水管路上的閥門、法蘭、接頭的嚴密性。
5.1.4將高壓水泵入口兩只過濾器的濾芯拆下進行清洗，并打開水泵入口閥門，對進水管道進行排污沖洗。
5.1.5將高壓管路上過濾器的濾芯拆下進行清洗，并對過濾器前的高壓管道進行沖洗。
5.1.6檢查高壓水泵電機和就地控制柜絕緣合格并送電。
5.1.7確保高壓水泵水源壓力達到3~8bar，氣動卸荷閥儀表氣源穩定。
5.1.8吹灰器控制柜上電后，空槍走行一遍，確保走行過程正確無誤。
5.1.9保證吹灰器操作人員和高壓水泵操作人員之間聯絡的暢通。
5.2沖洗流程：
兩臺空預器的高壓水沖洗不能同時進行，應逐臺沖洗。以下流程以A側沖洗為例，B側與此相同。
5.2.1疏通煙道排污口
由于我公司空預器煙道下方灰斗和排灰管維護不到位，沖洗過程中產生的灰漿將無法排出，應在沖洗前采取排污措施。在煙道下方正對吹灰器的位置左、右各裝設一根DN250的排灰管，并安裝閥門，同時在煙道靠近底面處開設門孔，用于在沖洗過程中監視煙道中的積灰和排污情況。
5.2.2切換管路閥門至合適位置
關閉高壓水管路中通往#1機組的閥門，打開通往#2機組的閥門和通往#2機A側的閥門，關閉通往#2機B側的閥門關閉。還要關閉A側底部蒸汽進口管道上的閥門，防止高壓水沖洗時將蒸汽帶入。
5.2.3啟動高壓水泵
高壓水泵可遠方或就地操作，以下僅以就地操作為例。在就地控制柜上啟動高壓水泵(#1和#2機組共用一臺高壓水泵)，就地控制柜帶有邏輯控制功能，在程控作用下，水泵啟動40-60S后氣動卸荷閥自動關閉，然后人工調節帶有紅色手柄的調壓閥，將水泵緩慢升壓至20MPa。
5.2.4啟動吹灰器高壓水在線吹掃
吹灰器可遠方或就地操作，以下僅以就地操作為例。
在吹灰器就地控制箱上將密封風機停止，選擇“高壓水在線吹掃”并啟動，就地控制箱柜帶有邏輯控制功能，在程控作用下，吹灰器先連續前進至*前端，然后按步退10mm停留52s(轉子轉動一圈)的方式循環吹掃，直至退到*后端執行完一個吹掃流程。一個吹掃流程的用時約82.5min。
5.2.5停止高壓水泵
在就地控制柜上停止高壓水泵，在程控作用下，氣動卸荷閥先打開，延時120s后電機停止。
5.2.6恢復管路閥門至合適位置
關閉高壓水管路中通往#2機組的閥門和通往A側空預器的閥門。打開底部吹灰器蒸汽進口管道上的閥門，接通蒸汽吹灰通道。
5.2.7關閉煙道排污系統的閥門
5.2.8重復上述流程，對B側空預器進行沖洗。
5.3注意事項：
5.3.1為確保高壓水在線沖洗不對機組產生有害影響，可先短時間地進行試驗性沖洗，在檢查機組運行情況正常后，再逐步延長試驗時間。
5.3.2在沖洗中及沖洗后，觀察空預器驅動電機電流、空預器阻力、排煙溫度、煙道排污情況及除塵器運行是否正常。觀察和記錄高壓水沖洗時間、壓力、空預器在沖洗前后機組負荷、煙氣和空氣側差壓、送風機和引風機電流、爐膛壓力、熱風和排煙溫度等參數。
5.3.3排煙溫度低于120℃，應該及時調整沖洗側煙氣流量，提高煙溫，若持續下降至110℃，則應停止在線水沖洗。
5.3.4一般情況下應進行多次沖洗，即使在觀察到空預器阻力不再持續下降時，仍需再沖洗一到兩次。換熱元件沖洗得越干凈，下次沖洗的周期越長。
5.3.5每次吹掃結束或中斷后，應在就地控制箱上將密封風機啟動，以保護噴嘴不被堵塞。
5.3.6沖洗時注意監視水泵進口過濾器壓差(進、出口有壓力表)，當進水壓力小于3bar時，應停泵清洗濾網，以免吸水不暢引起泵的異常震動。
5.3.7若是在冬季沖洗，在沖洗結束后需將管道中的積水排放干凈，防止將管道凍壞。
5.3.8在沖洗過程中檢修人員隨時疏通空預器底部疏水排灰管，防止堵塞。
5.3.9空預器沖洗過程中底部裝設圍欄，無關人員禁止靠近，防止底部疏水排灰時傷人。
5.3.10高處作業使用腳手架應驗收合格，作業人員必須使用**帶。
6.結語
實踐經驗表明，為了避免空預器堵塞，頻繁停機沖洗這一難題，進行空預器升溫、空預器在線水沖洗技術是可行的。上述措施都有一定的通用性，但必須盡心策劃，認真組織，加強對過程中的參數的監控，就能保證機組的運行**。
