吴 超（内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司，内蒙古　呼和浩特　010206）



脱硝机组空预器在线水冲洗技术的应用

吴 超
（内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司，内蒙古呼和浩特010206）

摘要：为了达到环保部对于排放控制的要求，火力发电厂安装了脱硝装置。随之而来的是空预器堵灰问题愈发严重，严重影响了发电机组的安全、经济运行。为了解决这一问题，托克托发电公司安装了空预器在线水冲洗装置，在机组不停运的情况下，有效地降低了空预器的差压，并且达到了节能的目的。

关键词：脱硝；空预器；在线水冲洗；安全；节能

近年来，与燃煤有关的区域性和全球性的环境问题越来越突出，火力发电厂装排放的主要污染物粉尘、氮氧化物等对人类的生存环境构成直接危害。为更好地适应“十二五”环境保护工作的新要求，内蒙古大唐国际托克托发电公司2号锅炉于2014年5月的机组大修中加装了脱硝系统，此系统是采用液氨制备脱硝还原剂，选择性催化还原法（SCR）脱硝装置。然而，随着脱硝系统的运行，空预器的阻力呈现出增加的趋势，出现了空预器堵灰严重的状况，不但降低了机组的经济性，而且导致引风机频繁失速，严重影响了机组安全运行的可靠性。针对空预器堵灰严重的情况，托克托发电公司2号机组于2014 年11月04日对两台空预器进行了在线高压水冲洗，明显缓解了空预器的堵灰情况，有效降低了风机的电耗，保证了机组运行的可靠性。

1 概况

（1）锅炉设备。2号锅炉为哈尔滨锅炉有限责任公司引进的美国ABB-CE燃烧工程公司技术设计制造的亚临界、一次中间再热、单炉膛、控制循环汽包锅炉。

（2）空预器。锅炉配置两台三分仓回转空气预热器空气预热器，布置在炉膛后烟道下部，型号为 32VNT2060，豪顿华公司生产制造，在一次风机和送风机入口风道布置有暖风器，冬季时投入。

（3）脱硝设备。脱硝系统采用选择性催化还原法（SCR）全烟气脱硝工艺。SCR反应器布置在省煤器出口与空预器入口之间的高含尘区域，其装置在锅炉BMCR工况下进行全烟气脱硝。

2 空预器堵灰的原因分析

SCR烟气脱硝装置由于催化剂的存在，在SCR脱硝反应器中发生大量的化学反应，对空预器产生影响的主要是生成的硫酸氢铵。烟气中部分SO2被催化氧化为SO3，从脱硝反应器逃逸的部分氨与烟气中的SO3和H2O反应生成硫酸氢铵，增加了空预器堵塞和腐蚀的风险。硫酸氢铵牢固粘附在空预器蓄热元件的表面上，使蓄热元件发生积灰。经验表明，空预器对硫酸氢铵结垢的反应非常敏感。在增加了SO3转化率后，硫酸露点通常上升5℃～10℃，空热器冷端受硫酸腐蚀区范围将上升到250mm～450mm，原有空气预热器的冷段高度就显得不够了。此外，SCR反应器内烟气流速约为4m/s ～6m/s，势必形成一定程度的积灰。为保证SCR催化剂的催化效果，在SCR内配置的吹灰器将会把积灰吹入空预器，在空预器内会形成堵灰。综上所述，脱硝装置安装后，反应生成的硫酸氢铵在空预器受热面上的沉积是影响空预器堵塞的直接原因。

3 目前流行的空预器吹灰技术

目前，国内有以下几种比较流行的空预器吹灰方式。

（1）蒸汽吹灰：一定压力和一定干度的蒸汽，从吹灰器喷口高速喷出，对积灰受热面进行吹扫，以达到清除积灰的目的。

（2）声波吹灰：金属膜片在压缩空气的作用下产生具有一定声压和频率的声波，锅炉受热面的积灰在声波的作用下处于松动和悬浮状态，易被有一定速度的烟气带走，达到清理受热面积灰的目的。

（3）弱爆吹灰：主要是使用空气和可燃气体（例如氢气、乙炔气、煤气、液化气和天然气等）以适当的比例混合，在特制的、一端连接喷管的爆燃罐内经高频点火，产生爆燃，瞬间产生的巨大声能和大量高温高速气体，形成强烈的压缩冲击波并通过喷管导入烟道内，通过压缩冲击波对受热面上的灰垢、盐垢产生强烈的交变冲击作用，使其表面积灰飞溅，随烟气带走。

以上的三种吹灰方式主要适用于聚积的干松灰，对于物理化学结积的低温粘结灰的清洗，有一定的效果，但是不明显。水冲洗技术能较彻底地解决这个问题，但停炉后的水冲洗对机组经济性影响较大，单侧在线水冲洗可以保证一定的经济性，而如果在线水冲洗技术如果能不影响机组安全运行的前提下，则能最大程度保证机组运行的经济性。

表1　机组大修后空预器运行参数表

图1　机组空预器在线水冲洗系统图

4 在线水冲洗技术的应用实例

表1采集的是托电2号锅炉加装脱硝设备运行后在负荷500MW情况运行时空预器的相关运行数据。

从表1中可以看出随着机组运行时间的增加，空预器的烟气侧差压逐渐增加，尤其是在环境温度下降后（9月份开始）空预器烟气侧差压增加的速度明显加快。伴随着差压的增加，锅炉的出力明显受限，机组同一负荷正常运行所需的总风量明显增加，导致引风机的电耗明显增加。空预器堵塞严重导致管路阻力特性变化，风道阻力特性变化导致引风机动叶开度过大，引风机在高负荷运行时经常落入性能曲线内的不稳定工作区，多次出现了失速现象，严重了影响机组的安全运行。为避免引风机出现失速现象，保证机组的安全稳定运行，不得不多次限制负荷，严重影响了机组的带负荷能力。为解决空预器蓄热元件阻力大的问题，托电公司与豪顿华公司合作在2号锅炉空预器中增加一套豪顿华公司独立研制的智洁清洗系统，实现2号锅炉空预器蓄热元件的在线高压水冲洗，用以解决蓄热元件堵灰的问题。安装工作已在2014年5月的机组大修中空预器蓄热元件改造期间完成。

表2　机组空预器在线水冲洗过程参数

如图1所示，新增的空预器在线高压水冲洗系统水源取自2号锅炉炉侧闭式冷却水供引风机水箱补水管道，进过滤网后直接引入高压水泵进行加压，由该清洗装置喷嘴喷出，清除空预器冷端蓄热元件上的灰垢。空预器在线高压水冲洗系统运行方式为间歇运行，且间隔时间较长。该清洗装置安装在空预器烟气出口处，每台空预器一台。与常规蒸汽吹灰器类似，为半伸缩型式设计，外部占用空间小。此外，此套装置的炉内枪管可实现在线检修、维护，在不停炉的情况下，可更换喷嘴。该清洗装置安装有手动调压阀、气动调压阀、安全溢流阀和蓄能器，确保管路的压力可调、可控、稳定。

2014年11月04日2号锅炉对两台空预器进行了在线高压水冲洗。

冲洗原则：每个枪管6个喷嘴，总行程为1000mm，每次冲洗时第一个冲洗周期，启动高压水枪后应观察空预器电流、出口烟温变化情况采取分段逐步加压（10MPa、20MPa、30MPa各维持约10分钟，待电流和烟温平稳后再次加压），防止大流量冲洗水进入导致空预器运行异常。单侧冲洗，先冲洗B侧空预器，结束后再冲洗A侧空预器。

冲洗过程需要注意的事项：

（1）冲洗过程中注意监视风烟系统参数：空预器运行电流、烟气侧压差、炉膛压力、空预器运行声音、报警、送、引风机、一次风机电流、动叶开度等。

（2）冲洗过程中严密监视电除尘二次电流及排灰情况，防止因烟气含水大影响电除尘工作。

（3）空预器高压冲洗水取自2号炉闭式水系统母管，冲洗过程中检查母管压力不低于0.5MPa。

（4）空预器电流摆动大于10A（额定电流16.5A的）时，就地检查运行情况；电流摆动至12A时，立即停止高压水泵退出底部高压水枪。

（5）冲洗过程中，监视空预器出口烟道排灰管道排灰情况，发现灰量过大或灰中带水，及时清理保证排灰畅通。

（6）严密监视空预器出入口温度，冲洗过程中该侧排烟温度（或电除尘入口烟温）降幅在20℃以内，控制该侧空预器出口排烟温度均值不低于110℃，一、二次热风温度不低于260℃。

（7）高压水冲洗完毕后，应立即恢复蒸汽吹灰，避免烟道中积灰吸湿后增加烟道重量引起事故。

（8）高压冲洗水系统一旦带压，冷水就进入空预器烟气侧，故巡检进行现场操作前和吹灰枪退出到位后，重点监视气动卸荷阀的动作情况。

冲洗相关数据如下：

由表2和实际运行情况看出：

（1）在机组负荷和锅炉总风量基本不变的情况下，空预器电流平稳几乎无波动，运行正常无卡涩或者摩擦现象，空预器在线水冲洗在小流量冲洗的情况下对锅炉的空预器运行情况无明显不利影响。但是这种方式对于受热面是否有械破坏或者热变形和焊缝开裂，现在还没有相关的研究，无法得出一个准确的结论。

（2）在冲洗过程中，空预器烟气侧差压不断下降，A侧空预器烟气差压由2.4kPa下降至1.5kPa，降幅达0.9kPa。B侧空预器烟气差压由2.4kPa下降至1.2kPa，降幅达1.2kPa。数据基本达到了机组大修后机组刚开始运行的状态，空预器在线水冲洗的效果非常好。

（3）排烟温度的影响很小，在11∶00～14∶00进行B侧空预器水冲洗后，B侧排烟温度下降了大概2℃。在15∶00～19∶00A侧空预器水冲洗后，A侧排烟温度下降了大概2℃。

（4）水冲洗结束后，A侧空预器二次风侧差压由1.03kPa下降至0.63kPa，减小了大约0.4kPa，B侧空预器二次风侧差压由1.03kPa下降至0.66kPa，减小了大约0.37kPa。

（5）从冲洗前后的数据看，水冲洗显著地降低了三大风机的电耗，引风机电流下降了大约60A，一次风机电流下降了大约20A，送风机电流下降大约5A，三大风机的电流总共大约下降了150A。

（6）两侧引风机动叶开度下降大约8%，这样有效避免了在高负荷运行时引风机落入不稳定区域。

（7）从就地输灰情况和电除尘出口的含水量看，冲洗水很快被低温烟气所汽化，小流量的水冲洗基本没有影响电除尘的运行，含水量基本维持在5.5%未变，就地也未出现积灰板结输灰不畅的情况。

大概计算一下，冲洗后三大风机的电耗下降对于机组厂用电率的影响

根据经验公式，厂用电率每下降1%，煤耗降低3.4g/kWh；排烟温度每下降10℃，煤耗降低1.7g/kWh。那么，此次空预器在线水冲洗后煤耗降低了3.4×0.321 ＋1.7×0.2＝1.43g/kWh。

结语

综上所述，托克托发电公司2号锅炉进行的空预器在线水冲洗，有效解决了空预器的堵灰，降低了三大风机的电耗和机组的煤耗，同时在冲洗过程未出现影响机组运行的情况，避免了因为停炉带来的经济影响，达到了安全、节能的效果。

参考文献

[1]孙志坚.回转式空气预热器换热元件堵灰的处理方法[D].北京：华北电力大学，2013：6-12.

[2]冯春燕，艾鑫.锅炉积灰分析及几种吹灰方式的技术性比较[J].中国井矿盐，2010（01）.

中图分类号：TK411

文献标识码：A