空气预热器防堵塞技术

1. 前言

       目前,大多数的燃煤电厂都已进行了脱硝改造。其中,选择性催化还原脱硝法(SCR)凭借其成熟的技术和优良的效果得到了广泛的应用。随着SCR反应器运行时间的增加以及超低排放后喷氨量的提升,SCR下游的设备和管道均出现了不同程度的堵塞,腐蚀和阻力上升等现象。其中,空气预热器积灰堵塞的问题尤为严重。

       在SCR脱硝过程中,硫酸氢铵(ABS)的产生是不可避免的。在空气预热器常规设计中,中温段区域温度范围大致为120~230℃。由于ABS在烟气中含量较少,其露点温度较低,当烟气经过中温段时,ABS正好处于冷凝阶段。此时的ABS黏性极强,会迅速黏附于换热元件表面,大量吸附烟气中的飞灰并堵塞空气预热器,导致送风机和引风机电耗增大,严重时还会因风机的抢风失速而导致停机,严重影响机组运行的稳定性和安全性。

      对于空预器的硫酸氢氨堵塞问题目前还没有有效的解决方案,能够缓解该问题的措施主要有蒸汽吹扫、高压水冲洗、优化SCR装置及采用搪瓷换热元件。部分堵塞问题严重的机组,在负荷较低的时段还会关停一侧空预器的进风系统,利用烟气的热量来消除沉积物,但这种操作会增加机组运行的不稳定性,属于非常规做法。最重要的是,以上方法均只能减缓空预器的堵塞,无法彻底解决问题。空预器堵塞状况见下图。

                                            

             堵塞前                                                                                                堵塞后

2.硫酸氢铵沉积物生成机理

       烟气中的SO2经SCR脱硝反应器后,部分被氧化成SO3,与逃逸的NH3和烟气中的水反应生成NH4HSO4,即硫酸氢氨。该物质在经过空预器中温段时温度会降到露点以下并转变成为液态,具有很强的粘性,容易与飞灰一起粘附在换热元件表面。具体过程如下图所示:

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硫酸氢铵生成位置

3.热风循环加热和蒸汽吹扫组合式空气预热器防堵塞技术

       针对以上问题,本单位成功开发出“热风循环加热和蒸汽吹扫组合式空气预热器防堵塞技术”。该技术在二次风分仓中选择一个小的扇形区域,将一部分热二次风引出并高速喷入空预器二次风冷端,用来分解堵塞在空预器中低温段的沉积物,热风温度约为330℃左右。同时,在热风风道内设置蒸汽吹灰器,可沿径向来回吹扫,保证吹灰范围全方位覆盖。方案示意图如下图所示。


      该技术能有效分解硫酸氢氨沉积物,可以大幅降低空预器阻力至正常值,并长期保持。同时,由于空预器阻力降低,风机能耗减少,可以减少锅炉运行费用,具有很好的节能效果。


 

 基本技术指标


技术优势总结


4.空气预热器CFD数值计算

      此外,进行了空气预热器流动/传热特性的CFD数值计算,计算结果与现场数据一致。说明该计算结果合理,能准确预测改造前后空预器传热部件壁面温度变化和流道中烟气和空气温度变化,可以为本设计提供很好的理论支持,确保改造项目达到预期目标。


空预器进出口风温(改造前)


转子内气体温度分布(改造前)


换热元件热端温度分布(改造前)


换热元件冷端温度分布(改造前)


冷端截面温度分布(改造后)

加热风仓上部区域温度分布(改造前后对比)

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