張玉龍

（酒鋼集團宏晟電熱公司，甘肅嘉峪關(guān) 735100）

前言

2015 年12 月11 日環(huán)境保護部、國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》（環(huán)發(fā)［2015］164 號），明確要求到2020 年，全國所有具備改造條件的燃煤電廠力爭實現(xiàn)超低排放。某燃煤電廠350 MW 發(fā)電機組，采用東方鍋爐（集團）股份有限公司制造的DG-1208/25.4-II4 型超臨界直流鍋爐，配置2 臺型號為LAP11284/2400 回轉(zhuǎn)式空氣預熱器，采取SCR 脫硝方式。2019 年全面完成機組超低排放改造，實現(xiàn)煙塵、二氧化硫、氮氧化物超低排放。

1 存在的問題

隨著超低排放改造環(huán)保參數(shù)達到超低排放控制標準，該電廠陸續(xù)出現(xiàn)了空氣預熱器不均勻堵塞的問題，由于空氣預熱器堵塞且堵塞不均勻給機組安全穩(wěn)定經(jīng)濟順行帶來了諸多問題。

（1）同等工況下引風機運行出力增加，達出力上限，風機進入不穩(wěn)定運行區(qū)間，出現(xiàn)風機喘振、失速事故，限制機組帶負荷能力和安全運行。

（2）在風煙系統(tǒng)作用下爐膛壓力出現(xiàn)周期性大幅度波動，給鍋爐燃燒穩(wěn)定性造成巨大威脅。

（3）造成一次風壓周期性波動，直吹式制粉系統(tǒng)風量跟隨波動，從粉塵防爆角度考慮嚴重威脅制粉系統(tǒng)運行安全。

（4）鍋爐風煙系統(tǒng)阻力大幅度增加，轉(zhuǎn)機電耗上升，機組運行經(jīng)濟性降低。

（5）阻力增加，進一步促使空氣預熱器漏風率的增加，對機組運行經(jīng)濟性的影響造成疊加作用等問題。

2 問題分析

根據(jù)SCR 脫硝技術(shù)原理，在催化劑作用下，向280～420 ℃煙氣中噴入氨，將NOx 還原成N2和H2O。該方法存在煙氣中殘存一定量的氨，與煙氣中的SO2反應生成硫酸氫銨，硫酸氫銨在147～280 ℃環(huán)境下呈熔融粘稠狀態(tài)。大型燃煤發(fā)電機組沿煙氣流向脫硝系統(tǒng)后便是空氣預熱器，且空氣預熱器的工作環(huán)境溫度恰與硫酸氫銨“液態(tài)”溫度相交集，極易造成空氣預熱器堵塞。［1］

該電廠#2 機組停機檢修發(fā)現(xiàn)空氣預熱器蓄熱元件冷端不同程度堵塞，細致檢查發(fā)現(xiàn)最外圈蓄熱元件堵塞異常嚴重，且空氣預熱器冷端外圈徑向密封有明顯破損、環(huán)向密封有部分變形。見圖1、2。結(jié)合機組檢修對空氣預熱器蓄熱元件進行高壓水沖洗，空氣預熱器破損密封稍作修復，機組啟動后很快出現(xiàn)空氣預熱器再次堵塞系列問題。

圖1 空氣預熱器冷端蓄熱元件堵塞情況

圖2 空氣預熱器冷端徑向、環(huán)向密封破損情況

根據(jù)停機檢查空氣預熱器冷端蓄熱元件堵塞及其密封破損情況，分析判斷由于空氣預熱器冷端局部密封破損造成漏風率增大，導致空氣預熱器冷端蓄熱元件堵塞。［2］為進一步驗證分析判斷的準確性，在原有8.4 m 寬煙道布置的3組測試孔的基礎上均等增加3組測試孔，增加測試密度，以便準確反應空氣預熱器徑向更小區(qū)域漏風情況。見圖3。

圖3 空氣預熱器徑向漏風率測試孔布置圖

根據(jù)該電廠#2 機組空氣預熱器漏風率測試孔測量氧量結(jié)果以及鍋爐空氣預熱漏風率計算公式得出空氣預熱器徑向各區(qū)域漏風情況。見表1。

表1 空氣預熱器徑向區(qū)域漏風測試記錄表 %

鍋爐空氣預熱漏風率計算公式：

入口過?？諝庀禂?shù)a′=21/（21-入口氧量）

出口過?？諝庀禂?shù)a′′=21/（21-入出氧量）

空氣預熱器漏風系數(shù)△a=a′′-a′

空氣預熱器漏風（%）AL=△a÷a′×90%

根據(jù)該電廠停機對空氣預熱器整體檢查以及在線漏風率測試情況分析，空氣預熱器密封局部破損，增加了局部漏風率，空氣預熱器運行過程中，低溫送風通過空氣預熱器密封破損部位漏入煙氣側(cè)，造成局部煙氣大幅度降溫，達到硫酸氫氨由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的相變條件，硫酸氫銨富集沉積在空氣預熱器冷端蓄熱元件波紋板內(nèi)部，最終造成空氣預熱器局部快速堵塞。［3］

3 解決措施

大型燃煤電廠隨超低排放改造日益深入，除硫酸氫氨直接造成的空氣預熱器堵塞外，空氣預熱器的漏風也是間接造成空氣預熱器堵塞的重要影響因素，尤其空氣預熱器局部密封劣化常常被忽視，反觀該電廠#2 機組空氣預熱器堵塞情況，空氣預熱器局部徑向、環(huán)向密封損壞正是空氣預熱器快速堵塞的根源。為保證機組長周期穩(wěn)定運行，遏制、減緩空氣預熱器堵塞發(fā)展速率，除控制脫硝系統(tǒng)氨逃逸率、定期對空氣預熱器蓄熱元件沖洗疏通外，通過對空氣預熱器密封元件檢查、修復、升級改造，保證空氣預熱器全區(qū)域漏風率在合格范圍內(nèi)，降低局部漏風率是抑制空氣預熱器快速堵塞的一項有效措施。［4］

4 結(jié)束語

空氣預熱器作為大型燃煤電廠鍋爐核心部件，空氣預熱器運行情況直接影響鍋爐運行的安全性與經(jīng)濟性，科學合理的進行空氣預熱器漏風率的測試，可以有效指導運行調(diào)整、設備檢修維護，提升設備運行可靠性。