鍋爐空預器運行中，氨逃逸量大和冷端溫度較低導致蓄熱元件硫酸氫銨沉積堵灰，煙氣側阻力隨運行時間延長持續(xù)升高問題，嚴重影響到機組的運行安全經濟性，并且該問題通過停爐檢修空預器無法解決。

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

1 項目概述

鍋爐型號為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，尾部雙煙道，燃煤汽包爐；四角切圓燃燒、擋板調溫，1995年12月投入運行。鍋爐單臺爐配有兩臺三分倉、立式布置受熱面回轉式空氣預熱器。

空氣預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，鍋爐分別進行了脫硝空預器改造，更換了全部的蓄熱元件，調整了轉子結構。改造后空氣預熱器冷、熱端均裝設蒸汽吹灰器。鍋爐空預器在運行中頻繁發(fā)生堵灰現象，影響機組正常運行和帶負荷，為了防止空預器持續(xù)發(fā)生堵塞，對空氣預熱器及相關系統(tǒng)進行防堵改造。

2 改造必要性

現階段鍋爐空預器煙氣側阻力在起爐后的一段時間內均呈現逐漸升高的態(tài)勢，并且在330MW負荷下最高達到2800Pa，比設計值高1800Pa左右。

停爐檢查空預器換熱元件發(fā)現，空預器冷端換熱元件在一定高度上發(fā)生了硫酸氫銨堵灰現象，灰垢與換熱元件表面結合緊密，且無法在熱態(tài)運行中通過吹灰除去，只能在停爐時采用沖洗的方式暫時解決。

然而空預器在停爐沖洗之后起爐運行一段時間后阻力再次升高，說明停爐沖洗的處置方式也僅僅能除去之前堵塞的灰垢，本項目中硫酸氫銨造成空預器換熱元件堵塞的問題無法通過檢修沖洗換熱元件的方式徹底解決。

空預器發(fā)生堵灰，一方面嚴重影響鍋爐風煙系統(tǒng)安全運行，并造成風機設備耗電量增加，另一方面也影響了空預器回收排煙熱能的效率，而且由于空預器風煙側的阻力增大，一次風、二次風和煙氣分倉的差壓增加，空預器的直接漏風量相對而言也有所增加。

鑒于現階段鍋爐空預器存在因堵灰造成煙氣側阻力隨運行時間延長持續(xù)升高的問題，且已經嚴重影響到了機組的運行安全經濟性，考慮到該問題在機組停爐檢修沖洗換熱元件后仍然反復發(fā)生，因此對鍋爐實施空氣預熱器防堵改造，緩解空預器堵塞現象，降低空預器運行阻力勢在必行。

3 改造原則

鍋爐空氣預熱器防堵改造原則如下：

（1）改造方案力求工藝流程和設備布置簡潔合理。

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

（3）充分考慮中低負荷、冬季運行工況下空預器冷端綜合溫度控制。

（4）改造后空氣預熱器煙氣側阻力應不高于原設計值，并且機組長期連續(xù)運行期間不出現阻力升高和換熱元件堵塞的現象。

4 改造技術路線

通過對空預器設備現狀和運行邊界條件的分析，鍋爐空氣預熱器發(fā)生硫酸氫銨堵塞的一個原因是SCR脫硝系統(tǒng)整體和局部氨逃逸量高、噴氨均勻性差；另一個原因是空預器在冬季運行工況尤其在中、低負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因素共同作用下，硫酸氫銨灰垢在空預器冷端換熱元件上的沉積速度加快，超過了空預器吹灰系統(tǒng)清潔能力的上限，從而使得冷端換熱元件堵灰由少到多，空預器煙氣側阻力在起爐后出現持續(xù)升高的現象。

技術路線：燃燒系統(tǒng)優(yōu)化改造+SCR 氨噴射系統(tǒng)改造+新增空預器熱風清洗防堵系統(tǒng)，改造內容包括：

（1）燃燒系統(tǒng)優(yōu)化改造。通過調整一、二次風入射夾角，進一步延遲一、二次風混合，增加燃燒產物在還原區(qū)的有效停留時間，降低爐膛出口 NOx排放量，同樣的煙囪出口排放指標下可降低脫硝效率設定值，有助于減輕脫硝系統(tǒng)噴氨壓力。

（2）SCR氨噴射系統(tǒng)改造。將現有渦流型AIG改造為格柵型AIG，增加噴氨分區(qū)數量，并使其具備沿反應器寬度及深度方向上精細化噴氨調節(jié)功能。通過氨噴射系統(tǒng)改造和優(yōu)化調整，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）新增空預器熱風清洗防堵系統(tǒng)。在空預器冷端二次風靠近一次風側新增一個清洗分倉，利用一二次風差壓將空預器出口的部分熱一次風引入清洗分倉內，提高清洗分倉內的溫度使液態(tài)硫酸氫氨受熱蒸發(fā)，達到清潔冷端換熱元件防堵的目的。如圖1所示為空預器熱風清洗防堵系統(tǒng)示意圖。

圖1 空預器熱風清洗防堵系統(tǒng)示意圖

采用空預器熱風清洗防堵系統(tǒng)治理空預器冷端堵灰的優(yōu)點是：

（1）通過形成一個較小的獨立清洗分倉，集中處理發(fā)生堵灰的換熱元件，可以避免對空預器整體運行造成太大的影響；

（2）通過扇形板的合理切割構成小分倉，只需要新增加一段熱風管路，系統(tǒng)比較簡單；

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

在冬季中低負荷運行工況下，排煙溫度升高的3℃ 可以被 MGGH 系統(tǒng)利用來再熱煙氣，這樣凝結水加熱器可以回收部分熱量，有利于降低汽機熱耗。僅僅從新增空預器熱風清洗防堵系統(tǒng)的運行效果來說，不考慮防堵改造后風機電耗減少，它對機組的運行經濟性影響整體較小。

改造方案較好地結合了鍋爐空氣預熱器的實際運行條件和設備狀況，通過燃燒系統(tǒng)優(yōu)化能夠從源頭減少脫硝系統(tǒng)運行壓力；將渦流型 AIG 改造為格柵型 AIG 能夠實現反應器寬度及深度方向上精細化噴氨調節(jié)功能，避免局部氨逃逸超標；采用熱風清洗防堵系統(tǒng)能夠較好地適應回轉式空預器冷端溫度周向分布存在低溫區(qū)域的特征，通過循環(huán)系統(tǒng)的熱一次風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器出口煙溫整體大幅上升。

路線對應的方案對原系統(tǒng)的設備改動相對較小，新增的系統(tǒng)組成也比較簡單，基本沒有日常運行費用，但是由于存在清洗分倉用于加熱冷端換熱元件，空預器出口煙溫有小幅度（3℃左右）的上升。

5 空氣預熱器防堵改造方案設計

改造后空預器在冬季中低負荷運行工況下，空預器換熱元件進入清洗分倉后溫度上升硫酸氫銨被加熱分解，同時上游脫硝裝置各個位置氨逃逸量控制在合理范圍內，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器長期穩(wěn)定運行。優(yōu)化后的格柵式SCR氨噴射系統(tǒng)示意圖如圖2所示，新增的空預器熱風清洗防堵系統(tǒng)簡化布置圖如圖3所示。

圖2 格柵式SCR氨噴射系統(tǒng)示意圖

圖3 空氣預熱器熱風清洗防堵系統(tǒng)布置簡圖

改造范圍主要包括：

（1）原燃燒系統(tǒng)二次風噴口改造，一次風噴口和噴筒更換，進行燃燒系統(tǒng)優(yōu)化調整；

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

（3）從熱一次風出口到熱二次風入口布置熱風循環(huán)風管，對冷熱風道過渡段進行相應的改造，安裝膨脹節(jié)、支吊架、彎頭等；

（4）在空預器冷端二次風側進行隔離桁架改造、隔離扇形板改造、隔離弧形板改造，形成獨立的清洗分倉；

（5）循環(huán)風回路安裝熱風插板門和調節(jié)擋板，循環(huán)風管入口和出口布置溫度、壓力測點；

（6）新增冷端熱風噴口，同時新增一路二次風進口到熱風噴口的直通管道，用于在停用系統(tǒng)時切換回正常通冷風狀態(tài)；

（7）新增系統(tǒng)對應熱控設備、電氣設備的安裝和納入 DCS控制。

6 結論

鑒于現階段鍋爐空預器在現有運行條件下，因氨逃逸量較高和冷端溫度偏低導致了硫酸氫銨堵灰，煙氣側阻力隨運行時間延長持續(xù)升高問題，嚴重影響到了機組的運行安全經濟性，并且該問題通過停爐檢修空預器無法解決。

按照確保防堵效果和避免機組運行經濟性降低的原則綜合考慮，推薦本次鍋爐空氣預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+新增空預器熱風清洗防堵系統(tǒng)”實施。