循环流化床锅炉管式空预器堵塞分析

北极星大气网讯:摘要：通过循环流化床锅炉空预器积垢和除尘器结晶的成分分析，得出造成空预器堵塞的主要原因是形成了硫酸氢氨。提出可以通过调整雾化喷枪、燃烧调整和优化吹灰器运行方式等手段改善空预器的堵塞情况。

关键词：CFB；SNCR；空预器；硫酸氢氨

1 概况

1.1机组运行情况

某电厂2×150MW发电机组配置两台480t/h超高压、高温、一次中间再热的循环流化床锅炉，锅炉型号为UG-480/13.7-M3。采用石灰石炉内脱硫，循环物料的分离采用2个蜗壳式高温绝热旋风分离器；在尾部烟道布置有管式空气预热器。系统采用SNCR技术脱硝，主要设计参数见表1。

表1 SNCR脱硝主要设计参数表

行一段时间后，发现炉膛负压波动增加，空预器烟气侧进出口差压增大，同时送/引风机、一次风机电流均有所增大，风机电耗增加。在冬季或低负荷运行时更加严重，空预器阻力过大，停炉检修发现空预器堵塞严重。

1.2原因推测

通过资料和软件模拟结果可知，空预器阻力会随着氨逃逸率的增加而增大，这是因为在SNCR烟气脱硝反应过程中，过量的NH3和烟气中的SO3(由SO2氧化而来)在一定条件下会形成NH4HSO4（ABS）和(NH4)2SO4（AS），主要反应式如下： 

S是一种干燥粉末状物质，不会粘附在设备上，通过吹灰可以去除。而ABS是一种粘稠状固体，具有吸湿性、腐蚀性和粘性，其粘附在设备表面很难被清除。有动力学研究表明ABS的形成速率远高于AS，因此在实际运行中，ABS的量远大于AS的量。空预器作为一种热交换器，其表面的温度梯度极易促进反应（1）正向进行，特别是在低温段非常容易形成ABS，吸附烟气中大量飞灰成为空预器积垢，引起空预器阻力增加、低温段堵塞和腐蚀，对引风机也会造成较大影响，增加能耗。

2 空预器堵塞现场情况

检修时打开空预器，见到蓄热片被大量干燥积灰覆盖（见图1），质地松散可以去除，将这层积灰去除后，可以看到蓄热片上粘附着灰黑色质地较硬的积垢（见图2），无法轻易去除。在除尘器净气室壁上也见到质地紧致，黏结性强的白色结晶（见图3）。 

图1 空预器积灰

图2空预器蓄热片积垢

图3 除尘器净气室结晶

3 堵塞物成分分析

将空预器积垢及除尘器净气室结晶取样做成分分析，结果见表2。

表2 积垢和结晶成分分析

空预器热端积垢、冷端积垢和除尘器净气室结晶的硫酸酐含量分别为0.65%、16.31%和4.48%；NH+4含量分别为0.79%、2.67%和0.85%；与空预器热端积垢相比，空预器冷端积垢和除尘器净气室结晶中硫酸酐和NH+4含量都比较多，可以认为积垢和结晶是由于烟气中的SO3和逃逸的NH3发生反应生成的。

450℃灼烧减量分别为36.83%、76.39%和77.28%；900℃灼烧减量为2.00%、3.40%和3.42%，可知在450℃空预器冷端积垢和除尘器净气室结晶分解较多，而ABS的分解温度为450℃，再次证明积垢和结晶的主要成分为ABS。

4 解决建议

鉴于积垢产生的原因，在运行中可以采取以下方式，减少ABS的生成，进而减轻空预器的堵塞情况。

4.1调整雾化喷枪

可以经由软件模拟或者现场试验的结果选择合适的喷入点，通过调整雾化喷枪的雾化压缩空气压力，喷枪数量、位置，喷嘴形式等手段提高雾化颗粒的穿透能力和覆盖面积，最大限度地保证反应的均匀性。减少氨逃逸的可能性。

4.2燃烧调整

将构建燃烧仿真模型和锅炉燃烧调整实验结合，获取锅炉效率与省煤器出口NOx排放浓度二者兼顾的运行优化策略，降低氨逃逸量。

4.3优化吹灰器运行工艺

降低ABS对AS的吸附，AS可以通过吹灰手段去除，所以要严格按照厂家提供的设定时间进行吹灰，同时保证吹灰器的吹灰蒸汽压力和温度达到定值，在发现空预器差压有升高的趋势后加大吹灰频次；吹灰前必须保证疏水时间，防止液滴进入空预器。