1 空預(yù)器發(fā)生堵塞現(xiàn)象分析

1.1 酸露點(diǎn)腐蝕堵灰

對(duì)于燃煤機(jī)組，鍋爐燃燒的煤質(zhì)均含有硫和灰。燃燒過(guò)程中燃料中的大部 分硫都轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸?，但仍?1～5%的硫轉(zhuǎn)變?yōu)槿趸颉Ｈ趸蚺c煙氣中 的水蒸汽反應(yīng)，在換熱元件表層形成一層硫酸膜從而腐蝕碳鋼換熱元件。能在 換熱元件表層上形成一層連續(xù)的硫酸膜的最高溫度稱為煙氣的“酸露點(diǎn)”。當(dāng) 換熱元件表層溫度低于酸露點(diǎn)溫度時(shí)，硫酸蒸汽就會(huì)凝結(jié)在表層上腐蝕換熱元 件，并不斷粘結(jié)飛灰，堵塞通道，降低換熱元件換熱效率和使用壽命，影響空 預(yù)器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。當(dāng)換熱元件表層溫度低于酸露點(diǎn)溫度時(shí)，酸液凝結(jié)量隨 表層溫度的降低而不斷增加。顯然，換熱元件的腐蝕速度也不斷加速，通常最 大腐蝕率的表層溫度約比露點(diǎn)溫度低 20～45℃。

1.2 硫酸氫銨的堵塞

為了控制機(jī)組運(yùn)行時(shí)氮氧化物的排放，需要不斷地在空預(yù)器煙氣入口側(cè)噴 入氨與催化劑進(jìn)行反應(yīng)以去除煙氣中的氮氧化物，當(dāng)機(jī)組長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)， SCR 殘余 NH₃ 會(huì)有所增加，逃逸氨氣和煙氣中三氧化硫和水分反應(yīng)容易形成硫 酸氫銨，該物質(zhì)容易粘附在 146℃～200℃的冷端一層換熱元件表層，形成嚴(yán)重堵塞物。

若運(yùn)行時(shí) SCR 噴氨控制不當(dāng)及煙氣溫度低時(shí)，或者催化劑老化破損，流場(chǎng) 不均，則煙氣中氨氣的逃逸量會(huì)相應(yīng)增加，由于脫硝催化劑的作用，煙氣中由 SO2向 SO3的轉(zhuǎn)化率增加，煙氣酸露點(diǎn)溫度升高，由此加劇空氣預(yù)熱器的酸腐蝕 和堵灰。另補(bǔ)，SCR 脫硝裝置中逸出氨 NH₃與煙氣中的 SO3 和水蒸汽 H2O 生成硫 酸氫銨 NH4HS04凝結(jié)物：NH₃ + S0₃+ H₂0 = NH₄HS0₄

在燃燒產(chǎn)物灰的作用下，硫酸氫銨在 146℃～200℃間凝結(jié)成粘性很強(qiáng)的物質(zhì)，易粘附在空預(yù)器的換熱元件表層，長(zhǎng)期積累會(huì)堵塞空預(yù)器的通流區(qū)，增加空預(yù)器阻力。冷端一層換熱元件處于空預(yù)器的低溫段，硫酸氫銨絕大部分凝結(jié) 在這一層換熱元件表面，造成堵塞及無(wú)法進(jìn)行煙氣換熱。

設(shè)備安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行不允許排煙溫度高于 140℃，上述的堵塞問(wèn)題必然成了難題。

2 現(xiàn)有相關(guān)背景技術(shù)分析

2.1 取熱端一次風(fēng)作為風(fēng)源，在冷端二次風(fēng)靠近煙氣側(cè)加熱一個(gè)扇區(qū)；

2.2 取熱端二次風(fēng)作為風(fēng)源，用高壓離心風(fēng)機(jī)送到冷端二次風(fēng)靠近煙氣側(cè)加熱一 個(gè)扇區(qū)；

2.3 取爐膛熱風(fēng)，用高壓離心風(fēng)機(jī)送到空預(yù)器熱端，使入口煙溫高于 300℃。 以上方法不能解決空預(yù)器堵塞問(wèn)題的原因是：

（1）加溫時(shí)間不夠?qū)е聯(lián)Q熱元件表層的酸液和硫酸氫銨不能汽化。一個(gè)扇 區(qū)覆蓋的面積是 7.5°，空預(yù)器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速是 0.9 轉(zhuǎn)/分鐘，轉(zhuǎn)子通過(guò)扇區(qū)的時(shí)間 是 1.39 秒，酸液和飛灰的粘結(jié)物、硫酸氫銨和飛灰的粘結(jié)物及換熱元件的熱積 累不夠。

（2）吹掃力量不夠?qū)е聯(lián)Q熱元件表層的酸液和飛灰的粘結(jié)物、硫酸氫銨和 飛灰的粘結(jié)物不能脫落。一次風(fēng)風(fēng)壓只有 0.01Mpa 左右，高壓離心風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓 也小于 0.05Mpa。

（3）在 2.2 中使用高壓離心風(fēng)機(jī)把熱端二次風(fēng)送到冷端的一個(gè)扇區(qū)，由于 二次風(fēng)中含有灰塵，對(duì)高壓離心風(fēng)機(jī)葉片產(chǎn)生磨損，動(dòng)平衡出現(xiàn)問(wèn)題，一般在 3 7-8 個(gè)月后高壓離心風(fēng)機(jī)開(kāi)始震動(dòng)，無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行。

3 解決思路與方法

隨著風(fēng)電、光伏的裝設(shè)容量大幅增加，為充分利用以上兩種清潔能源，火 電機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行成為常態(tài)，排煙溫度降低，空預(yù)器換熱元件腐蝕和堵塞已成為各大燃煤機(jī)組的難題，如何解決空預(yù)器換熱元件腐蝕和堵塞問(wèn)題已是火電機(jī) 組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個(gè)重要問(wèn)題，研究此課題已勢(shì)在必行。

為了預(yù)防、解決現(xiàn)有的空預(yù)器存在換熱元件腐蝕和堵塞的問(wèn)題，我公司研制了 《一種空氣預(yù)熱器清堵裝置》，已申報(bào)專利。其技術(shù)方案是：將就地的空預(yù)器 吹灰器汽源接入到清堵裝置上。清堵裝置安裝在空預(yù)器冷端煙道靠近一次風(fēng)側(cè)， 通過(guò)就地或遠(yuǎn)程控制將高溫高壓蒸汽通過(guò)槍管分配到吹掃分配箱并由噴嘴噴 出，加熱吹掃冷端換熱元件表層的酸液和硫酸氫銨，使凝結(jié)在換熱元件表層的 酸液和飛灰的粘結(jié)物、硫酸氫銨和飛灰的粘結(jié)物汽化脫落，并且連同空預(yù)器轉(zhuǎn) 子換熱元件中的積灰一同吹掃掉落，從而徹底解決換熱元件的腐蝕及堵塞的問(wèn)題（見(jiàn)示意圖）。

其運(yùn)行方式是在空預(yù)器正常運(yùn)行時(shí)進(jìn)行清堵。可就地或遠(yuǎn)程控制空預(yù)器清 堵裝置，清堵裝置的投入頻率可以是每天一次、每周兩次、每周一次，具體采 用哪種投入頻率參考以下三種條件：

（1）空預(yù)器冷端測(cè)得的氨逃逸量； 

（2）空預(yù)器入、出口端的煙氣壓差的(數(shù)值及)增長(zhǎng)速度；

（3）空預(yù)器煙氣側(cè)入口煙氣溫度是否低于 300℃。

4 清堵裝置的構(gòu)成與原理

4.1 裝置構(gòu)成

清堵裝置由伸縮裝置、墻箱、清堵組件、槍管輔助托架、軌道、跑車、控 制系統(tǒng)組成（見(jiàn)結(jié)構(gòu)圖）。

清堵裝置布置在空預(yù)器冷端煙道靠近一次風(fēng)側(cè),伸縮裝置是利用現(xiàn)有吹灰 器技術(shù)完成的；在空預(yù)器冷端外殼設(shè)置墻箱，墻箱上對(duì)伸縮槍管的開(kāi)孔處進(jìn)行 密封；伸縮槍管下方裝有槍管輔助托架，槍管前端裝有清堵組件，清堵組件包 括可轉(zhuǎn)角的吹掃分配箱、噴嘴和導(dǎo)向裝置，清堵組件固定在跑車上，跑車下方 設(shè)有雙軌道，清堵組件和跑車在伸縮式槍管的拖動(dòng)下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，吹掃分配箱為 弧形，上端均勻分布若干噴嘴，吹掃分配箱弧度根據(jù)預(yù)熱器直徑制定。

4.2 裝置原理

利用就地的空預(yù)器吹灰器汽源，蒸汽溫度 350℃左右，蒸汽壓力調(diào)節(jié)到 1MPa 左右，清堵裝置采用間歇式前進(jìn)、連續(xù)直動(dòng)式后退，前進(jìn)時(shí)吹掃分配箱從空預(yù) 6 器冷端換熱元件下部外緣向內(nèi)移動(dòng)至中心筒，對(duì)熱元件表層的酸液和硫酸氫銨 做逐步加熱及吹掃，清堵裝置每前進(jìn)一個(gè)吹掃分配箱的距離即中止移動(dòng)，對(duì)空 預(yù)器冷端換熱元件做一周或多周環(huán)狀加熱及吹掃，使凝結(jié)在換熱元件表層的酸 液和飛灰的粘結(jié)物、硫酸氫銨和飛灰的粘結(jié)物溫度升高到汽化點(diǎn)（210℃）以上， 并對(duì)換熱元件表層的酸液和飛灰的粘結(jié)物、硫酸氫銨和飛灰的粘結(jié)物高壓吹掃。 吹掃分配箱由轉(zhuǎn)子外向內(nèi)沿徑向移動(dòng)吹掃時(shí)，隨著吹掃轉(zhuǎn)子直徑變小吹掃分配 箱通過(guò)導(dǎo)向裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)角變化，使吹掃分配箱角度貼近于所吹掃位置的弧度， 提高吹掃效率。加熱及吹掃完成后清堵裝置連續(xù)直動(dòng)式后退至空預(yù)器壁的墻箱 內(nèi)，墻箱設(shè)計(jì)了插板隔離門(mén)，插板隔離門(mén)關(guān)閉后可打開(kāi)墻箱檢修門(mén)進(jìn)行在線檢修作業(yè)。

5 有益效果

5.1 本清堵裝置利用高溫高壓蒸汽對(duì)附著在空預(yù)器冷端換熱元件表層的硫酸氫 銨與煙塵的粘結(jié)物進(jìn)行加熱吹掃，有效的防止了硫酸氫銨的凝結(jié)、凝固，解決了空預(yù) 器存在淤堵及換熱元件腐蝕嚴(yán)重的問(wèn)題，減少風(fēng)阻，提高空預(yù)器換熱效率。

5.2 本清堵裝置原理先進(jìn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。該清堵裝置用于改善空預(yù)器工作條件，能 夠在加熱吹掃時(shí)讓空預(yù)器冷端局部溫度始終高于酸露點(diǎn)溫度和硫酸氫銨露點(diǎn)溫度， 防止形成硫酸氫銨及其與煙塵中灰粉形成其粘結(jié)物堵塞空預(yù)器換熱元件，徹底解決 硫酸氫銨帶來(lái)的堵塞和二氧化硫腐蝕問(wèn)題，全面減低煙氣阻力、提高鍋爐效率和確保 空預(yù)器安全穩(wěn)定運(yùn)行