1、回轉(zhuǎn)式空預(yù)器風量分切防堵灰技術(shù)的應(yīng)用摘要：隨著機組運行年限增長，SCR脫硝系統(tǒng)氨逃逸的上升，回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的堵 灰問題越來越突出，嚴重者已經(jīng)直接影響到了機組運行的安全性。空預(yù)器風量分 切防堵灰技術(shù)作為一種針對性解決回轉(zhuǎn)式空預(yù)器堵灰的全新技術(shù)，能夠有效的解 決當前回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的堵灰問題，提高機組運行的安全性、經(jīng)濟性。關(guān)鍵詞：風量分切；防堵灰；漏風率；SCR脫硝系統(tǒng)引言回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器由于其結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱密度高達500m2/m3，占地面積小、 換熱效率高等優(yōu)勢，在國內(nèi)煤電機組中的應(yīng)用越來越廣泛。國家能源集團某電廠 隨著脫硝系統(tǒng)的投運時間長，氨逃逸不斷的增長，逃逸氨和煙氣中SO3反應(yīng)生成 的硫酸氫氨在

2、空預(yù)器中低溫段凝結(jié)，空預(yù)器堵塞嚴重，空預(yù)器差壓上升至 2.4kPa 最高時期上升至3.5 kPa。同時，低溫省煤器腐蝕、堵塞最終使得引風機運行狀況 惡劣，電流上升，嚴重影響到機組運行經(jīng)濟性和安全性?？諝忸A(yù)熱器的堵灰問題 已經(jīng)成為了噁需解決的難題題。一、空氣預(yù)熱器堵灰的原因1、空氣預(yù)熱器處在電除塵器與省煤器之間，進入空氣預(yù)熱器的煙氣未經(jīng)過任 何除塵處理，由于容克式空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)緊湊，內(nèi)部蓄熱元件間孔隙率較小的特 點，極易發(fā)生大顆?；曳值淖匀焕鄯e，形成堵灰。2、在燃煤機組脫硝改造之前，煤質(zhì)中硫的燃燒產(chǎn)物是引起空氣預(yù)熱器腐蝕和 積灰的主要原因，即：ST S03 T H2SO4（?。┊斂疹A(yù)器冷端蓄熱元

3、件金屬平均壁溫降到低于酸露點，達到最大酸凝結(jié)率所 對應(yīng)的溫度時，飛灰的沉積率最大。根據(jù)目前國內(nèi)機組的燃用煤質(zhì)，一般認為， 酸露點溫度在80C120C，對于燃煤鍋爐，稀硫酸腐蝕和積灰最嚴重處在距離 冷端50300mm的范圍之內(nèi)。3、隨著 SCR 脫硝系統(tǒng)的投運，在控制煙氣中 NOX 的排放的同時，對空預(yù)器 產(chǎn)生了如下的影響：SCR 系統(tǒng)的主反應(yīng)方程式為：4NO+4NH3+O2T4N2+6H2O6NO2+8NH3T7N2+12H2O隨著SCR脫硝系統(tǒng)催化劑的投運，燃燒生成的SO2在SCR系統(tǒng)催化劑中的活性成分V2O5的催化作用下生成 SO3，煙氣中SO2向SO3的轉(zhuǎn)化率增加，即煙氣中的SO3含量增

4、加，加速了 NH4HSO4的生成。同時，由于煙氣中NH3和SO3的濃度的增加，造成煙氣酸露 點溫度升高。SCR系統(tǒng)發(fā)生了如下的副反應(yīng)方程式：SO2+O2TSO3NH3+SO3+H2OTNH4HSO4 在這兩個因素綜合作用下，加劇了空氣預(yù)熱器的酸腐蝕和堵灰。煙氣中的SO3與逃逸的氨氣發(fā)生反應(yīng)生成NH4HSO4。NH4HSO4的結(jié)露溫度 是147C230C，處在空預(yù)器蓄熱元件中溫段，同時液態(tài)的NH4HSO4極易沾染 灰分，且很難通過常規(guī)的水沖洗及蒸汽吹灰方式去除，所以導(dǎo)致了空預(yù)器堵灰速 率增加。4、空預(yù)器經(jīng)過水沖洗后沒有徹底烘干就投入運行，原先沒有徹底清洗留下的 殘留物經(jīng)過煙氣烘干后形成水泥狀的積

5、灰。以上諸多因素的相互疊加、相互促進，導(dǎo)致了目前燃煤機組空預(yù)器的堵灰問 題越來越嚴重。隨著空氣預(yù)熱器的堵灰因素的變化以及堵灰速率的升高，傳統(tǒng)的解決空預(yù)器 堵灰的技術(shù)方法已不能適應(yīng)當前情況。空預(yù)器風量分切防堵灰技術(shù)應(yīng)運而生。二、空氣預(yù)熱器風量分切防堵灰技術(shù) 空氣預(yù)熱器分量分切防堵灰技術(shù)是基于空氣預(yù)熱器的堵塞機理，有針對性解 決的空預(yù)器堵塞的技術(shù)。如圖1所示，當三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向為煙氣側(cè)T一次風側(cè)T二 次風側(cè)時，蓄熱元件經(jīng)過一次風、二次風的換熱后，轉(zhuǎn)至煙氣側(cè)時，冷端蓄熱元 件溫度處于最低點，通常該點的溫度處在酸結(jié)露溫度區(qū)間內(nèi)（G20C），冷端蓄 熱元件容易發(fā)生低溫結(jié)露。針對稀硫酸的形成

6、機理，風量分切防堵灰技術(shù)采用針 對性加熱方式，在蓄熱元件轉(zhuǎn)至煙氣側(cè)之前，提高冷端蓄熱元件的溫度，使冷端 溫度最低點高于酸結(jié)露點，避開酸結(jié)露區(qū)，避免稀硫酸的結(jié)露，解決空預(yù)器冷端 稀硫酸結(jié)露的問題。圖 1 風量分切防堵灰技術(shù)原理圖針對蓄熱元件中溫段的NH4HS04，采用由風機增壓后自循環(huán)的高溫（3500、高流速的熱介質(zhì)對蓄熱元件表面凝結(jié)的NH4HS04強制蒸發(fā)。其次, 通過高溫、高流速的熱介質(zhì)將NH4HS04由中溫段吹至高溫段，通過空預(yù)器熱端 自身的熱量氣化凝結(jié)的 NH4HS04。通過在空氣預(yù)熱器中增加分倉的方式，對冷端蓄熱元件進行集中加熱，通過 提高冷端溫度、強制蒸發(fā)的手段，解決由于稀硫酸及硫酸

7、氫銨引起的空預(yù)器的堵 灰。三、風量分切防堵灰技術(shù)的應(yīng)用1 、項目概況國家能源集團某電廠二期配套東方鍋爐廠生產(chǎn)的 2X1000MW 超超臨界參數(shù)變 壓運行直流爐，鍋爐型號為DG2910/29.15-口3,每臺鍋爐配備兩臺由東方鍋爐廠 提供的型號為 LAP17286/2350 的空氣預(yù)熱器。單臺鍋爐配有兩臺48分倉，三/雙 密封、三分倉回轉(zhuǎn)式空預(yù)器，立式布置，煙氣與空氣以逆流方式換熱。表 1 設(shè)備參數(shù)為了改善空預(yù)器運行狀況，提高機組的運行安全性、經(jīng)濟性，北京華能達電 力技術(shù)應(yīng)用有限責任公司于2019年對2X1000MW機組空氣預(yù)熱器進行了空氣預(yù) 熱器風量分切防堵灰改造并投入正常運行。2、空預(yù)器本體

8、改造2.1 扇形板改造國家能源集團某電廠進行空預(yù)器風量分切防堵灰技術(shù)改造時，將原三分倉空 預(yù)器改造為四分倉空預(yù)器。圖 2 空預(yù)器本體扇形板改造示意如圖 2在本次改造中，將空預(yù)器改造為 4 分倉，占用了二次風側(cè)兩個倉格 （15）流通面積。經(jīng)過理論計算，機組滿負荷（1000MW ）運行時，改造方案對煙氣側(cè)及一次 風側(cè)沒有影響。而二次風側(cè)流通阻力增大約200Pa，造成送風機電流增大約10A, 機組技改過程中通過對二次風道進行優(yōu)化措施，抵消了對送風機的影響。2.2 防堵灰分倉流場設(shè)計 根據(jù)風量分切防堵灰技術(shù)原理，將防堵灰分倉安裝在轉(zhuǎn)子即將進入煙氣側(cè)時 才能達到防堵灰效果。根據(jù)實際分倉尺寸，借助于數(shù)值模

9、擬的手段，對分倉內(nèi)流 場進行了優(yōu)化設(shè)計。圖 3 冷端分倉截面圖圖4 冷端分倉流場數(shù)值模擬 在相同的邊界條件時，通過多次數(shù)值模擬對比，分倉中安裝兩處導(dǎo)流板時， 穿過空預(yù)器中心筒側(cè)蓄熱元件層的熱風流速及流量最大，對中心筒側(cè)蓄熱元件的 吹掃作用最強?？疹A(yù)器冷端防堵灰分倉內(nèi)的導(dǎo)流方式按照圖8 的方式安裝。2.3 、防堵灰系統(tǒng)外部風管改造 通過風管將冷端分倉與熱端分倉連接起來，形成循環(huán)封閉系統(tǒng)，由熱端分倉 抽取熱風，通過防堵灰風機增壓后通過冷端分倉吹進空預(yù)器，對冷端蓄熱元件加 熱及吹掃，達到空預(yù)器防堵灰的目的。圖5 防堵灰管道改造模型3 、項目改造經(jīng)濟性分析表 2 #3 機組在改造后的運行數(shù)據(jù)通過改造可

10、以得到的經(jīng)濟效益：（1）風機節(jié)能效益 改造后，由于預(yù)熱器阻力的下降，預(yù)計兩臺引風機、兩臺一次風機、兩臺送 風機、一臺增壓風機的電流將大幅降低。在 BMCR 工況中，風機基本上處于高效運行區(qū)域，風機效率受入口工質(zhì)壓力 參數(shù)影響較小，取風機效率為 0.8，機械效率為 0.98，則送、引以及一次風機在 滿負荷下的電功率降低如下： p=qx p/（36oo*iooo*no* ni）表 3 BMCR 工況下六大風機降耗（單臺機組）改造后，（相同運行氧量的）滿負荷工況下各大風機運行電流將有如下降幅 送風機電功率降低： 9kW一次風機電功率降低：320kW 引風機電功率降低： 955kW 保守估計，滿負荷下

11、兩臺爐6臺風機總共下降1284kW，但1臺爐增加2臺 循環(huán)風機利用率按照0.5計算，總功率為200kW，機組年利用小時數(shù)按4500h, 上網(wǎng)電價按0.32元/ kWh計算。增加電量利潤： 63.5 萬元（ 2）機組運行可靠性提高的效益 鍋爐煙風系統(tǒng)余量增加，機組運行可靠，因預(yù)熱器原因產(chǎn)生的檢修次數(shù)大大 降低，機組滿發(fā)時間延長，事故限負荷時間減少。按照改造后每年至少減少一次停爐進行空預(yù)器水沖洗的次數(shù)，保守折算為平 均年減少事故天數(shù) 5 天。按日平均負荷為80萬kW，每kWh電量發(fā)電利潤為0.15元估計，因可靠性 提高的經(jīng)濟效益估算約： 1440 萬元（3）蒸汽吹灰的節(jié)省量2 臺空預(yù)器進行風量分切

12、防堵灰改造后，蒸汽吹灰投運次數(shù)由原來的一班一 次冷熱端均投運，改造后一天一次，只吹冷端，節(jié)省蒸汽量loot/天：蒸汽吹灰蒸汽參數(shù)為350C，壓力為1.2MPa，查表得，該參數(shù)條件下蒸汽焓 為3151.7kJ/kg，由此計算通過蒸汽量的節(jié)省，標煤價格按照750/t計算，每年增 加的經(jīng)濟收益為： 161 萬元（4）空預(yù)器改造后單臺機組的總收益為： 1664.5 萬元（5）以上計算未考慮以下因素影響的收益：1）運行檢修成本降低 風量分切防堵灰改造后，可節(jié)約空預(yù)器檢修及沖洗費用。2 ）設(shè)備安全性能的提高 風量分切改造后，消除了爐膛及風煙道較大的周期性交變應(yīng)力，改善了鍋爐 周邊的生產(chǎn)環(huán)境，使鍋爐及附屬設(shè)

13、備的安全運行得到保證。根據(jù)實際運行參數(shù)分析，該電廠空預(yù)器風量分切防堵灰技術(shù)改造項目后不僅 有效的提高了鍋爐機組運行的安全性，而且?guī)砹溯^為客觀的經(jīng)濟效益?？偨Y(jié)1、根據(jù)運行監(jiān)控數(shù)據(jù)， 4 號鍋爐自防堵灰系統(tǒng)已 2o19 年 5 月正式投運，運 行6個月以來風機利用系數(shù)為0.5,空預(yù)器壓差一直保持穩(wěn)定，未見上升。風量 分切防堵灰技術(shù)達到了防堵灰的目的。2、空預(yù)器分量分切防堵灰技術(shù)能夠有效的解決空氣預(yù)熱器的堵灰問題，通過 該技術(shù)進行的改造能夠長期保持空氣預(yù)熱器的壓差穩(wěn)定不上升，保證空預(yù)器的穩(wěn) 定運行，提高機組運行安全性、經(jīng)濟性。參考文獻王廣兵，宋紹偉.鍋爐空預(yù)器堵灰的原因分析及處理措施J.電力科技與 環(huán)保， 2013， 29（6）： 43-44閆維平，李浩宇，黃景立，魯許鰲電站鍋爐三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器熱 力計算方法研究J熱能基礎(chǔ)研