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空氣預熱器硫酸氢氨堵塞改造措施

    燃煤锅炉炉膛内烟气中的SO2约有0.5%~1.0%被氧化成SO3。加装SCR系统后,催化剂在把NOx还原成N2的同时,将约1.0%的SO2氧化成SO3。在空预器中/低温段换热元件表面,SCR反应器出口烟气中存在的未反应的逃逸氨(NH3)、SO3及水蒸气反应生成硫酸氢氨或硫酸氨,当烟气中的NH3含量远高于SO3浓度时,主要生成干燥的粉末状硫酸氨,不会对空预器产生粘附结垢。

    空氣預熱器烟侧进出口温度范围约110~400℃,涵盖了高粘性硫酸氢氨的生成温度区间。为了应对硫酸氢氨的影响,空氣預熱器采取了以下改造措施。
    (1)传统空氣預熱器元件分为高、中、低温3段,冷段高度约300mm,主要为了防止硫酸低温腐蚀。当硫酸氢氨温度区间跨越2层换热元件时,接缝处的硫酸氢氨吸附飞灰结垢搭桥现象更加严重。为此,需合并传统的冷段和中温段,将换热元件改为2段,冷段高度加大到约800~1200mm,涵盖机组不同负荷下硫酸氢氨的生成温度范围,保证全部硫酸氢氨在冷段完成凝结和沉积。
    (2)空氣預熱器冷段元件较高,元件下部烟气温度较低,易受到烟气中的酸结露低温腐蚀,造成元件表面锈蚀龟裂,加剧硫酸氢氨粘附挂灰。为提高冷段元件的表面光洁度和防腐蚀能力,通常采用高强度低合金考登钢材质、表面镀搪瓷或者表面使用硅作涂层。根据国外经验[2],搪瓷镀层能显著降低硫酸氢氨的结垢速率,但如镀层因加工质量而损裂,将不利于防止硫酸氢氨的吸附。SCR空氣預熱器冷段采用何种型号的换热元件,主要受到煤中硫含量、入口烟气中SO3浓度、入口烟气O2浓度、冷段综合温度水平等因素的综合影响。根据国外某公司的经验(图2),煤中硫含量小于1.75%且冷段综合温度大于138℃时,冷段可采用考登钢材质。
    (3)加装SCR系统后,空氣預熱器冷段换热元件通常采用局部封闭、高吹灰通透性的波形(如FNC 或DNF)替代倾斜的双层皱纹形,使元件表面沉积的飞灰易于被吹灰器清扫。
    (4)空氣預熱器冷段换热元件即使采用镀搪瓷元件,如果没有有效的吹灰清洗装置相配套,同样会发生严重的堵灰。目前,空氣預熱器冷段通常配置回转式双介质高能量射流吹灰器,正常运行过程中,采用高压蒸汽吹扫,当空氣預熱器烟侧阻力超过设计值的50%时,投运高压水冲洗。冲洗主要有离线和在线2种方式,前者是在保持60%左右机组负荷时,将单侧空氣預熱器解列隔离进行高压水冲洗,完成后采用同样方式冲洗另一台空氣預熱器;后者是在机组满负荷或部分负荷下,对任一台运行中的空氣預熱器进行高压水冲洗。高压水冲洗时,水压达10MPa以上,水量小于70kg/min,对烟气成分或烟气温度影响甚微。