铜川电厂空预器差压升高的原因分析及处理
摘要：华能铜川照金电厂在超低排放改造后，随着脱硝系统的投运，空预器差压逐渐升高，通过分析空预器差压升高的原因和NH4HSO4的物理特性，通过温升法将NH4HSO4气化并随烟气带走，从而达到降低空预器差压的口的，解决了空预器堵塞的问题。
1设备情况概述
华能铜川照金电厂(以下简称铜川电厂)一期工程2x600MW机组的锅炉是哈尔滨锅炉厂HG-2070/17.5-YM9型亚临界压力，一次中间再热，控制循环锅筒炉。采用平衡通风，直流式燃烧器，四角切圆燃烧方式，设计燃料为烟煤。
2锅炉配备2台三分仓半模式R型回转式空气预热器，型号为32.5一VI(T)一2500一QMR，一、二次风分隔布置。转子转向为烟气、二次风、一次风，转速1t/h，立式布置。转子直径为13.5m，换热元件总高度为2500mm，转子仓格装有3层换热元件，采用侧抽布置方式，热端换热元件高度为1000mm、板材厚度0.5mm、组件为HE4型碳钢。中间层换热元件高度为500mm、板材厚度为0.5mm、组件为HE4型碳钢。冷端换热元件高度为1000mm、板材厚度为0.8mm、组件为HE2板型进口脱碳钢板表面涂搪瓷。
脱硝系统采用选择性催化还原法(SCR)脱硝工艺，采用尿素热解制备脱硝还原剂，SCR系统的布置方式为高飞灰区布置方式，即将SCR布置在省煤器与空预器之间，每台炉布置2只SCR反应器，不设置反应器旁路。脱硝系统按入口NOx浓度250mg/m3(标态，下同)、处理100%设计工况烟气量状态下3年内脱硝效率不低于80%，出口NOx浓度应稳定控制在50mg/m3以下。催化剂采用蜂窝式催化剂，3层布置。
2空预器差压升高原因分析及现状
2.1原因分析
铜川电厂脱硝系统采用的是SCR脱硝工艺。
是指在催化剂的作用和在O2存在条件下，NH3优先和NOX发生还原脱除反应，生成N2和H2O，而不和烟气中的氧进行氧化反应，其主要化学反应式为:
但是脱硝系统在运行温度超过450℃时会导致催化剂加速老化。而当温度在300℃左右时，会发生副反应生成NH4HSO4，其主要化学反应式为:
因为副反应生成的NH4HSO4黏粘性很大，极易黏结在催化剂和空预器换热元件上，会导致催化剂和空预器的差压不断升高甚至引起堵塞，影响锅炉经济安全运行。
2.2空预器差压现状
自2014年10月#2机组进行超净改造后运行至今，空预器的差压随着脱硝系统的投入不断升高，2017年5月以来，空预器差压升高情况越来越严重，虽采取提高空预器冷端平均温度，增加冷端吹灰频次等手段，但效果不甚明显，尤其2A空预器烟气侧差压最高达到了2050Pa，超过设计值近500Pa，导致引风机运行电流大幅上升，严重影响了运行经济性，同时因空预器差压升高，造成引风机的最大出力限制，致使机组被迫限负荷运行。#2炉A空预器差压近期变化情况见表1。
3处理方案
3.1解决思路
通常情况NH4HSO4露点为147℃，当环境温度达到此温度时，NH4HSO4以液体形式在物体表面聚集或以液滴形式分散在烟气中，NH4HSO4、是一种黏性很强的物质，极易黏附在物体上难以去除，而且有较强的吸潮性，当温度继续升高至250℃以上，NH4HSO4、由液态变为气态。铜川电厂实际运行中锅炉空预器冷端排烟温度在110一150℃，所以NH4HSO4会随着烟气温度的降低在空预器冷端区域不断沉积，造成空预器差压不断上升。
NH4HSO4堵塞空预器的常规处理方法有以下几种。
(1)停机更换空预器的蓄热元件，彻底处理。但此种方法受电网负荷影响较大，需停运机组处理，检修工期长，备品备件耗费大，同时会影响机组发电量，处理成本太高。
(2)提高空预器的蒸汽吹灰压力，增加空预器的蒸汽吹灰频次。此方法只能起到缓解空预器差压上升的作用，不能解决根本问题，同时还会加剧空预器蓄热原件的磨损，降低设备的使用寿命。
(3)采用在线高压水冲洗，一般外委专业队伍采取高压水冲洗，冲洗水压力最高可达60MPa。此方法冲洗费用较高，冲洗方式控制不当会造成空预器蓄热原件冲损，冲洗不彻底还容易造成堵塞加剧，存在一定的安全风险，也不能彻底解决空预器堵塞问题。
(4)对运行方式进行调整，提升空预器冷端的排烟温度到180~200℃，将NH4HSO4、由固态转变为液态或气态。通过温升法处理将NH4HSO4气化来缓解空预器堵塞情况，从而降低空预器的差压。此方法仅需对空预器排烟温度进行调整控制，只要能采取有效措施保证附属系统设备运行安全即可，处理过程相对安全可靠，同时能够彻底清除空预器冷端区域NH4HSO4沉积，解决空预器差压上升问题。
前3种方法会影响设备使用寿命，处理成本太高，且经历一定时间的运行周期后均会失效，都不能彻底解决空预器堵塞的实际困扰。经过锅炉专业人员调研兄弟电厂对空预器差压上升的处理技术手段，结合铜川电厂空预器堵塞的实际情况，决定采取温升法来处理NH4HSO4堵塞空预器的问题。
3.2温升法处理方法
温升法处理空预器堵塞的原理是通过提高空预器冷端的排烟温度到180一200℃，将NH4HSO4、由固态转变为液态或气态，通过将NH4HSO4、气化来缓解空预器堵塞情况，从而降低空预器运行差压。
针对“2机组A空预器堵塞日渐加剧的问题，经锅炉专业调研论证后，决定在2017年8月16日#2机组启机过程中采取温升法处理空预器堵塞缺陷。根据《温升法处理#2机组A空预器压差大技术方案》，在#2机组点火启动过程，将2A空预器送风侧进行隔绝，通过减少A空预器侧一次风和二次风量的方法提高A空预器排烟温度至180一200℃促使附着空预器冷端的NH4HSO4在高温下气化分解，降低A空预器运行压差。
3.2.1准备工作
脱硫专业检查一级吸收塔入口事故喷淋系统正常可靠备用#2机组并网前，保持A侧送风机停运，保持送风机出口联络挡板关闭#2机组点火后升温过程中，通过减少A空预器侧送风量及一次风量的方法，逐步提升A空预器侧排烟温度至180~200℃;A空预器侧排烟温度提升至150℃以上后，保持A空预器冷端蒸汽吹灰枪连续运行，A空预器侧热端和B空预器冷热段蒸汽吹灰枪交替运行#2机组通过加大烟气余热利用(MGGH)系统#1、#2烟气冷却器的循环水量，来降低电除尘入口烟温;环化专业注意监视脱硫一级吸收塔入口烟温，温度高时按照规程规定投入事故喷水进行降温;注意监视脱硫入口烟尘含量变化，上升时及时增启浆液循环泵;环化专业注意监视电除尘运行情况，必要时提高电压运行；A空预器差压大处理正常后，先缓慢开启A空预器二次风侧联络挡板降低排烟温度，待排烟温度恢复正常后再启动A送风机运行，恢复系统正常运行方式。
3.2.2安全注意事项
保持A空预器冷端吹灰器连续运行，注意对吹灰枪实际运行情况检测，保证良好的吹灰效果;若在试验过程中发生A空预器碰磨明显加剧，空预器电流摆动剧烈，应立即停止进行试验;若A空预器出现卡涩现象导致空预器跳闸，按空预器跳闸异常进行处理，应立即手动进行盘车；注意对脱硫、除尘系统的监控调整，避免污染物排放超标,由于A空预器侧排烟温度较高，导致对应引风机工作条件变差，引风机轴承温度有可能升高，所以要注意对应引风机轴承温度，轴承温度超过70℃时，应启动备用冷却风机;由于对应A引风机入口烟温升高，引风机大轴膨胀发生变化，注意引风机轴承温度及振动，发现引风机振动有增大的趋势时，应立即通知设备部检查并汇报部门相关管理人员，必要时终止试验。
3.3效果评价
在2017年8月16日#2机组启动过程中，通过单侧送风机启动运行，减少A空预器送风量，提升A空预器出口烟温至200℃，经历约3h的高排烟温度温升处理，A空预器冷端沉积的NH4HSO4、气化分解，A空预器差压显著降低，#2炉A空预器差压处理后变化情况见表2，对比相同工况下A空预器烟气侧差压降低500Pa，引风机运行电流下降40A，节能效果十分明显。
4结束语
铜川电厂空预器差压升高的问题，严重影响机组的安全经济运行，在此次启机过程中，通过采取温升法气化分解空预器冷端的NH4HSO4堵塞，成功降低空预器差压500Pa，解决了机组运行过程中的重大问题，通过此次试验总结制定了安全有效的温升法处理措施，为脱硝系统和空预器的运行维护积累了宝贵的技术经验。
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