1000MW 回转式空气预热器防堵治理与控制措施研究

0 引言

空预器作为燃煤机组关键换热设备，随着环保政策趋严及高硫煤掺烧比例增加，硫酸氢铵（ABS）与硫酸凝露复合型堵塞问题日益突出。本文基于某1000MW 机组空预器堵塞案例，数值模拟与工程验证，提出分层治理策略，填补了复杂硫分波动工况下防堵技术的空白，对保障机组安全经济运行具有重要意义。

1 设备概况

某火电厂 2×1000MW 机组配备三分仓回转式空预器，三层蓄热原件。运行中发现 A 侧空预器烟气差压较 B 侧升高 25% ，蓄热元件解包中发现堵塞较严重，破损蓄热片较多。

2 堵塞机理与影响因素

2.1 硫酸氢铵（ABS）沉积

SCR 脱硝过程中，氨逃逸（ >3ppm ）与 S0₃ 反应生成 ABS，其黏附性强，在 120-200^∘C 区间呈液态（图1）

喷氨不均、催化剂积灰及流场畸变是ABS 富集的主因。

2.2 硫酸凝露

当冷端综合温度 ）低于酸露点时， H₂S0₄ 凝结并与飞灰共沉积。入炉煤硫分 S_t,ar 与 Tc 的关联性： S_t,ar>0 . 8% 时，Tc 需 >138^∘C 以避免凝露。对蓄热元件中温段、冷端沿烟气流向每隔 200mm 取样化验垢样中氨根、硫酸根质量分数，如表1 所示，通过找出空预器堵塞类型。

表1 蓄热元件硫酸根分布特征

计算各取样段垢样，氨根与硫酸根摩尔比远小于 1，说明结垢原因为硫酸凝露为主导类堵塞。

3 空预器堵塞治理

硫酸氢铵为主导类堵塞，以源头控制，减少氨逃逸为主。硫酸凝露为主导类堵塞，以提高空预器冷端综合温度为主。将硫分、燃烧情况、吹灰器、蓄热元件等方面进行综合分析讨论空预器堵塞治理方式。

3.1 空预器冷端综合温度

控制 Tc 受煤种硫分影响较大，煤种硫分 0.79% ，最低冷端温度 138^∘C ，硫分在 0.79%～1% ，最低 Tc 变化速率明显升高（温度区域跨度达 68^∘C ），当硫分大于 1% ，最低Tc 变化速率变缓（温度区域跨度达 26^∘C ）。

3.2 空预器吹灰器

保证吹灰效果时蓄热元件高度不超 1250mm ，层间间隙，蒸汽通过压力衰减，同时吹灰会将冷端积灰吹至上部，加重冷端积灰。吹灰支管路长度近 17m 、坡度0°，无法充分暖管疏水。

提升阀后压力、温度测点便于监视过热度，延长疏水时间。同时调整吹灰支管路坡度由 0^∘ °改为 15^∘ ，各吹支灰管路末端增加手动疏水门，有效减少蒸汽带水问题。

3.3 空预器蓄热元件

随着使用时间达 55000 小时后，两侧空预器烟气侧差压出现偏差，A 空预器较 B 空预器热端元件破损数量近 2 倍，破损蓄热片造成内流通面积减少，加剧积灰结垢。

优化热端吹灰器吹灰频次，由 8h 一次调整到 24h 一次，通过 6 个月运行检查空预器热端蓄热元件破损明显减少。

3.4 SCR 脱硝喷氨

SCR 区域配备精准喷氨控制系统实现自动分区控制，但负荷波动及低负荷时因 N0_x 测量一定延时性，调节速度不及预期。

尽量控制减少氨逃逸，硫酸氢铵在蓄热元件中缓慢生成。多数火电厂通过热解法在线解决空预器堵塞[1]，尝试用热解法，但空预器阻力无明显变化。

4 空预器堵塞预防措施

4.1 蓄热元件结构优化

空预器三层改两层蓄热元件，热端由 HC11c 改为 HCTM 波形，流通面积增加 15% ，抗积灰能力提升。冷端波形改为大通道闭合 HCP 型，改造后吹灰压力衰减率降低 30% 。

4.2 冷端温度动态调控

建立硫分 - 温度反馈模型，采用提高 Tc 方法，冬季通过热风再循环（Tc+5 ～ 7℃）与干渣冷却风门联调，确保 S_t,ar⩽0.8% 时 Tc ;⩾135^∘C 。实施后酸露凝结频率下降 60% ，预防酸露点凝结沾污。

4.3 吹灰系统升级

评估空预器有过吹及效果差情况，从过热度、支管坡度、长度等方面确定是否有蒸汽带水，增设提升阀后温度、压力测点，改支管坡度，疏水效率提升40% ，确保蒸汽过热度。同时吹灰频次优化为24h/ 次，蓄热片破损率降低 50% 。

4.4 SCR 喷氨精准控制

对 SCR 全面诊断治理，有针对性减少氨逃逸影响，烟气速度、温度的均匀性评价及治理、增设分区在线监测系统，调节滞后时间缩短至 30s，确保测量准确且较小滞后。

4.5 水冲洗策略调整

当阻力超过设计 1.5 倍时尽早采用离线高压水冲洗方式，离线冲洗压力15MPa，透光率 >95% ，并对蓄热元件甩水并通风干燥。不建议运行中水冲洗，尤其冬季时水温较低，会加重空预器堵塞。

5 结论

1. 硫酸凝露与 ABS 沉积复合作用为空预器堵塞主因，通过硫分控制与氨逃逸抑制协同治理；

2. 冷端温度动态调控模型可有效应对硫分波动，酸露凝结风险降低 60% ；

3. 吹灰系统优化与蓄热元件结构改进使差压稳定于 1.8kPa ，年维护成本减少80 万元；

参考文献：

[1] 高炜 , 李广富 .1000MW 燃煤锅炉空预器堵塞机理及解决方案 [J]. 动力工程学报 , 2021, 41(3):45-52.

[2] 安鹏羽 . SCR 脱硝氨逃逸对空预器堵塞的影响 [J]. 中国电力 , 2020,53(6): 89-94.

[3] 陈旱雨 . 基于硫分反馈的空预器冷端温度优化控制 [J]. 热力发电 ,2022, 51(8):112-118.

作者简介:

王博宇（1990—），男，工程师，研究方向为锅炉运行优化与节能技术，E-mail:404306507@qq.com.