鍋爐空預(yù)器運(yùn)行中，氨逃逸量大和冷端溫度較低導(dǎo)致蓄熱元件硫酸氫銨沉積堵灰，煙氣側(cè)阻力隨運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)持續(xù)升高問(wèn)題，嚴(yán)重影響到機(jī)組的運(yùn)行安全經(jīng)濟(jì)性，并且該問(wèn)題通過(guò)停爐檢修空預(yù)器無(wú)法解決。

采用“燃燒系統(tǒng)優(yōu)化改造+SCR氨噴射系統(tǒng)改造+新增空預(yù)器熱風(fēng)清洗防堵系統(tǒng)”的綜合治理方案，即先通過(guò)燃燒優(yōu)化降低爐膛出口NOx濃度，整體降低噴氨量，然后通過(guò)噴氨系統(tǒng)改造提高SCR系統(tǒng)運(yùn)行效率降低氨逃逸，最后通過(guò)新增的空預(yù)器熱風(fēng)清洗裝置，將蓄熱元件上生成的硫酸氰胺及時(shí)清除。通過(guò)從煙氣流程這三個(gè)方面進(jìn)行綜合治理，達(dá)到空預(yù)器防堵的目標(biāo)。

1 項(xiàng)目概述

鍋爐型號(hào)為DG1025/18.3-II5，鍋爐型式為亞臨界壓力、一次中間再熱、自然循環(huán)、單爐膛、全懸吊露天布置；平衡通風(fēng)，尾部雙煙道，燃煤汽包爐；四角切圓燃燒、擋板調(diào)溫，1995年12月投入運(yùn)行。鍋爐單臺(tái)爐配有兩臺(tái)三分倉(cāng)、立式布置受熱面回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。

空氣預(yù)熱器布置在省煤器灰斗下方，煙氣和空氣以逆流方式換熱。為配合脫硝改造，鍋爐分別進(jìn)行了脫硝空預(yù)器改造，更換了全部的蓄熱元件，調(diào)整了轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。改造后空氣預(yù)熱器冷、熱端均裝設(shè)蒸汽吹灰器。鍋爐空預(yù)器在運(yùn)行中頻繁發(fā)生堵灰現(xiàn)象，影響機(jī)組正常運(yùn)行和帶負(fù)荷，為了防止空預(yù)器持續(xù)發(fā)生堵塞，對(duì)空氣預(yù)熱器及相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行防堵改造。

2 改造必要性

現(xiàn)階段鍋爐空預(yù)器煙氣側(cè)阻力在起爐后的一段時(shí)間內(nèi)均呈現(xiàn)逐漸升高的態(tài)勢(shì)，并且在330MW負(fù)荷下最高達(dá)到2800Pa，比設(shè)計(jì)值高1800Pa左右。

停爐檢查空預(yù)器換熱元件發(fā)現(xiàn)，空預(yù)器冷端換熱元件在一定高度上發(fā)生了硫酸氫銨堵灰現(xiàn)象，灰垢與換熱元件表面結(jié)合緊密，且無(wú)法在熱態(tài)運(yùn)行中通過(guò)吹灰除去，只能在停爐時(shí)采用沖洗的方式暫時(shí)解決。

然而空預(yù)器在停爐沖洗之后起爐運(yùn)行一段時(shí)間后阻力再次升高，說(shuō)明停爐沖洗的處置方式也僅僅能除去之前堵塞的灰垢，本項(xiàng)目中硫酸氫銨造成空預(yù)器換熱元件堵塞的問(wèn)題無(wú)法通過(guò)檢修沖洗換熱元件的方式徹底解決。

空預(yù)器發(fā)生堵灰，一方面嚴(yán)重影響鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)安全運(yùn)行，并造成風(fēng)機(jī)設(shè)備耗電量增加，另一方面也影響了空預(yù)器回收排煙熱能的效率，而且由于空預(yù)器風(fēng)煙側(cè)的阻力增大，一次風(fēng)、二次風(fēng)和煙氣分倉(cāng)的差壓增加，空預(yù)器的直接漏風(fēng)量相對(duì)而言也有所增加。

鑒于現(xiàn)階段鍋爐空預(yù)器存在因堵灰造成煙氣側(cè)阻力隨運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)持續(xù)升高的問(wèn)題，且已經(jīng)嚴(yán)重影響到了機(jī)組的運(yùn)行安全經(jīng)濟(jì)性，考慮到該問(wèn)題在機(jī)組停爐檢修沖洗換熱元件后仍然反復(fù)發(fā)生，因此對(duì)鍋爐實(shí)施空氣預(yù)熱器防堵改造，緩解空預(yù)器堵塞現(xiàn)象，降低空預(yù)器運(yùn)行阻力勢(shì)在必行。

3 改造原則

鍋爐空氣預(yù)熱器防堵改造原則如下：

（1）改造方案力求工藝流程和設(shè)備布置簡(jiǎn)潔合理。

（2）充分考慮上游爐膛出口NOx排放、脫硝系統(tǒng)運(yùn)行情況對(duì)空氣預(yù)熱器的影響，根據(jù)目前運(yùn)行實(shí)際和入爐煤情況制定空預(yù)器防堵改造的針對(duì)性方案。

（3）充分考慮中低負(fù)荷、冬季運(yùn)行工況下空預(yù)器冷端綜合溫度控制。

（4）改造后空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)阻力應(yīng)不高于原設(shè)計(jì)值，并且機(jī)組長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行期間不出現(xiàn)阻力升高和換熱元件堵塞的現(xiàn)象。

4 改造技術(shù)路線

通過(guò)對(duì)空預(yù)器設(shè)備現(xiàn)狀和運(yùn)行邊界條件的分析，鍋爐空氣預(yù)熱器發(fā)生硫酸氫銨堵塞的一個(gè)原因是SCR脫硝系統(tǒng)整體和局部氨逃逸量高、噴氨均勻性差；另一個(gè)原因是空預(yù)器在冬季運(yùn)行工況尤其在中、低負(fù)荷下存在冷端綜合溫度偏低的情況。

在氨逃逸量大和冷端綜合溫度低這兩個(gè)因素共同作用下，硫酸氫銨灰垢在空預(yù)器冷端換熱元件上的沉積速度加快，超過(guò)了空預(yù)器吹灰系統(tǒng)清潔能力的上限，從而使得冷端換熱元件堵灰由少到多，空預(yù)器煙氣側(cè)阻力在起爐后出現(xiàn)持續(xù)升高的現(xiàn)象。

技術(shù)路線：燃燒系統(tǒng)優(yōu)化改造+SCR 氨噴射系統(tǒng)改造+新增空預(yù)器熱風(fēng)清洗防堵系統(tǒng)，改造內(nèi)容包括：

（1）燃燒系統(tǒng)優(yōu)化改造。通過(guò)調(diào)整一、二次風(fēng)入射夾角，進(jìn)一步延遲一、二次風(fēng)混合，增加燃燒產(chǎn)物在還原區(qū)的有效停留時(shí)間，降低爐膛出口 NOx排放量，同樣的煙囪出口排放指標(biāo)下可降低脫硝效率設(shè)定值，有助于減輕脫硝系統(tǒng)噴氨壓力。

（2）SCR氨噴射系統(tǒng)改造。將現(xiàn)有渦流型AIG改造為格柵型AIG，增加噴氨分區(qū)數(shù)量，并使其具備沿反應(yīng)器寬度及深度方向上精細(xì)化噴氨調(diào)節(jié)功能。通過(guò)氨噴射系統(tǒng)改造和優(yōu)化調(diào)整，提高催化劑入口NH3/NOx分布的均勻性，降低局部氨逃逸濃度。

（3）新增空預(yù)器熱風(fēng)清洗防堵系統(tǒng)。在空預(yù)器冷端二次風(fēng)靠近一次風(fēng)側(cè)新增一個(gè)清洗分倉(cāng)，利用一二次風(fēng)差壓將空預(yù)器出口的部分熱一次風(fēng)引入清洗分倉(cāng)內(nèi)，提高清洗分倉(cāng)內(nèi)的溫度使液態(tài)硫酸氫氨受熱蒸發(fā)，達(dá)到清潔冷端換熱元件防堵的目的。如圖1所示為空預(yù)器熱風(fēng)清洗防堵系統(tǒng)示意圖。

圖1 空預(yù)器熱風(fēng)清洗防堵系統(tǒng)示意圖

采用空預(yù)器熱風(fēng)清洗防堵系統(tǒng)治理空預(yù)器冷端堵灰的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）通過(guò)形成一個(gè)較小的獨(dú)立清洗分倉(cāng)，集中處理發(fā)生堵灰的換熱元件，可以避免對(duì)空預(yù)器整體運(yùn)行造成太大的影響；

（2）通過(guò)扇形板的合理切割構(gòu)成小分倉(cāng)，只需要新增加一段熱風(fēng)管路，系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單；

（3）熱風(fēng)清洗防堵系統(tǒng)投運(yùn)方式靈活，通過(guò)增加冷二次風(fēng)旁路能夠自由切換到改造前的運(yùn)行方式，不造成受熱面的閑置。新增空預(yù)器熱風(fēng)清洗防堵系統(tǒng)后，因清洗分倉(cāng)內(nèi)換熱元件溫度提高，空預(yù)器總體的換熱量略有減少，空預(yù)器出口排煙溫度約升高3℃左右。

在冬季中低負(fù)荷運(yùn)行工況下，排煙溫度升高的3℃ 可以被 MGGH 系統(tǒng)利用來(lái)再熱煙氣，這樣凝結(jié)水加熱器可以回收部分熱量，有利于降低汽機(jī)熱耗。僅僅從新增空預(yù)器熱風(fēng)清洗防堵系統(tǒng)的運(yùn)行效果來(lái)說(shuō)，不考慮防堵改造后風(fēng)機(jī)電耗減少，它對(duì)機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性影響整體較小。

改造方案較好地結(jié)合了鍋爐空氣預(yù)熱器的實(shí)際運(yùn)行條件和設(shè)備狀況，通過(guò)燃燒系統(tǒng)優(yōu)化能夠從源頭減少脫硝系統(tǒng)運(yùn)行壓力；將渦流型 AIG 改造為格柵型 AIG 能夠?qū)崿F(xiàn)反應(yīng)器寬度及深度方向上精細(xì)化噴氨調(diào)節(jié)功能，避免局部氨逃逸超標(biāo)；采用熱風(fēng)清洗防堵系統(tǒng)能夠較好地適應(yīng)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器冷端溫度周向分布存在低溫區(qū)域的特征，通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)的熱一次風(fēng)流量可以控制在較低的比例，避免了采用其他升溫方式下空預(yù)器出口煙溫整體大幅上升。

路線對(duì)應(yīng)的方案對(duì)原系統(tǒng)的設(shè)備改動(dòng)相對(duì)較小，新增的系統(tǒng)組成也比較簡(jiǎn)單，基本沒(méi)有日常運(yùn)行費(fèi)用，但是由于存在清洗分倉(cāng)用于加熱冷端換熱元件，空預(yù)器出口煙溫有小幅度（3℃左右）的上升。

5 空氣預(yù)熱器防堵改造方案設(shè)計(jì)

改造后空預(yù)器在冬季中低負(fù)荷運(yùn)行工況下，空預(yù)器換熱元件進(jìn)入清洗分倉(cāng)后溫度上升硫酸氫銨被加熱分解，同時(shí)上游脫硝裝置各個(gè)位置氨逃逸量控制在合理范圍內(nèi)，將大大減緩硫酸氫銨灰垢在空冷端換熱元件表面的粘附速率，吹灰系統(tǒng)正常投入使用即可保證空預(yù)器長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。優(yōu)化后的格柵式SCR氨噴射系統(tǒng)示意圖如圖2所示，新增的空預(yù)器熱風(fēng)清洗防堵系統(tǒng)簡(jiǎn)化布置圖如圖3所示。

圖2 格柵式SCR氨噴射系統(tǒng)示意圖

圖3 空氣預(yù)熱器熱風(fēng)清洗防堵系統(tǒng)布置簡(jiǎn)圖

改造范圍主要包括：

（1）原燃燒系統(tǒng)二次風(fēng)噴口改造，一次風(fēng)噴口和噴筒更換，進(jìn)行燃燒系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整；

（2）原SCR氨噴射系統(tǒng)改造為格柵型AIG，并進(jìn)行噴氨優(yōu)化調(diào)整；

（3）從熱一次風(fēng)出口到熱二次風(fēng)入口布置熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)管，對(duì)冷熱風(fēng)道過(guò)渡段進(jìn)行相應(yīng)的改造，安裝膨脹節(jié)、支吊架、彎頭等；

（4）在空預(yù)器冷端二次風(fēng)側(cè)進(jìn)行隔離桁架改造、隔離扇形板改造、隔離弧形板改造，形成獨(dú)立的清洗分倉(cāng)；

（5）循環(huán)風(fēng)回路安裝熱風(fēng)插板門(mén)和調(diào)節(jié)擋板，循環(huán)風(fēng)管入口和出口布置溫度、壓力測(cè)點(diǎn)；

（6）新增冷端熱風(fēng)噴口，同時(shí)新增一路二次風(fēng)進(jìn)口到熱風(fēng)噴口的直通管道，用于在停用系統(tǒng)時(shí)切換回正常通冷風(fēng)狀態(tài)；

（7）新增系統(tǒng)對(duì)應(yīng)熱控設(shè)備、電氣設(shè)備的安裝和納入 DCS控制。

6 結(jié)論

鑒于現(xiàn)階段鍋爐空預(yù)器在現(xiàn)有運(yùn)行條件下，因氨逃逸量較高和冷端溫度偏低導(dǎo)致了硫酸氫銨堵灰，煙氣側(cè)阻力隨運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)持續(xù)升高問(wèn)題，嚴(yán)重影響到了機(jī)組的運(yùn)行安全經(jīng)濟(jì)性，并且該問(wèn)題通過(guò)停爐檢修空預(yù)器無(wú)法解決。

按照確保防堵效果和避免機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性降低的原則綜合考慮，推薦本次鍋爐空氣預(yù)熱器防堵改造采用改造方案為“燃燒系統(tǒng)優(yōu)化改造+SCR氨噴射系統(tǒng)改造+新增空預(yù)器熱風(fēng)清洗防堵系統(tǒng)”實(shí)施。