超臨界CFB鍋爐管式空預(yù)器低溫結(jié)露積灰治理技術(shù)探討

張全生 張紅霞

摘 ?要：近幾年，超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)在我國得到了飛快的發(fā)展，目前已投產(chǎn)超臨界循環(huán)流化床機組近30臺，約占循環(huán)流化床機組容量的10%，還有50多臺超臨界循環(huán)流化床機組將陸續(xù)投產(chǎn)。鍋爐空預(yù)器在運行中經(jīng)常發(fā)生積灰堵灰現(xiàn)象，使換熱效果明顯降低，直接影響熱一、二次熱風(fēng)的溫度和排煙溫度，進而影響爐膛燃燒及鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性。本文以某350MW超臨界CFB鍋爐管式空預(yù)器積灰情況分析，淺述低溫結(jié)露積灰的治理路線。

關(guān)鍵詞：超臨界CFB鍋爐;空預(yù)器;積灰

一、鍋爐概述

某電廠鍋爐為東方鍋爐股份有限公司制造的DG1150/25.4超臨界循環(huán)流化床鍋爐，管式空氣預(yù)熱器采用光管臥式順列四回程布置，一二次風(fēng)道分開布置，沿爐寬方向雙進雙出，空氣在管內(nèi)流動，煙氣在管外流動。沿?zé)煔饬飨蚯叭爻坦芟洳捎貌馁|(zhì)為20/Q215-A的管子，最后一個回程的管箱低溫段部分采用耐腐蝕的外鍍搪瓷鋼管。一、二次風(fēng)由各自獨立的風(fēng)機從管內(nèi)分別通過各自的通道，被管外流過的煙氣所加熱，將30℃的冷風(fēng)加熱260℃供鍋爐使用。煙風(fēng)系統(tǒng)總空氣量為1066732Nm3/h，煙風(fēng)系統(tǒng)總煙氣量為1121350m3/h。

二、積灰情況

自投產(chǎn)以來幾乎每次停爐檢查，空預(yù)器均發(fā)生不同程度積灰，冬季尤其嚴重。根據(jù)兩臺鍋爐每次檢查空預(yù)器積灰情況總結(jié)，積灰部位存在如下特點：

1、幾乎都是在空預(yù)器末級冷風(fēng)進口處積灰較多，進口處積滿后向里側(cè)延伸。

2、一次風(fēng)和二次風(fēng)側(cè)均有積灰，單側(cè)二次風(fēng)空預(yù)器積灰，且相對一次風(fēng)側(cè)積灰較少。

3、積灰面積占末級空預(yù)器1/3—2/3，嚴重時，局部堆積成小山狀。

三、原因分析

1、積灰形成

空預(yù)器堵灰主要分為煙氣結(jié)露積灰堵塞和硫酸氫氨堵灰。

CFB鍋爐配SNCR脫硝積灰是煙氣低溫結(jié)露形成的積灰，非硫酸氫氨積灰。當采用SNCR脫硝時，沒有催化劑的作用，煙氣中的SO2不會向SO3轉(zhuǎn)化，同時CFB鍋爐爐膛低燃燒，煤質(zhì)硫元素燃燒生成SO3幾乎可忽略不計，相關(guān)的實爐測試也證明CFB鍋爐煙氣中測不出SO3。因此煙氣中幾乎不含SO3，也就不存在形成硫酸氫銨的條件。

當經(jīng)過空預(yù)器的煙氣溫度低于其露點溫度時，煙氣中的水蒸汽會部分凝結(jié)成水滴，與煙氣中的灰結(jié)合后形成濕灰，濕灰的粘結(jié)性更大，容易粘結(jié)在預(yù)熱器受熱面表面，形成積灰、堵灰。另外環(huán)境溫度較低時，空氣預(yù)熱進口風(fēng)溫過低，煙氣中的水蒸汽在空氣預(yù)熱器低溫段管凝結(jié)成水滴，煙氣中的灰與水滴結(jié)合，形成結(jié)露積灰。CFB鍋爐配SNCR脫硝，脫硝劑采用尿素溶液（10～40%濃度）、氨水時會帶入較多的水分進入鍋爐煙氣，提高煙氣的露點溫度，加劇尾部結(jié)露堵灰。此外，CFB鍋爐爐內(nèi)脫硫形成的硫酸鈣、氧化鈣遇到結(jié)露的水，會發(fā)生“水泥反應(yīng)”形成堅固的水泥狀物質(zhì)難以清除。當積灰堵塞煙道，煙道阻力增加，通過的煙氣量減少，會促使局部煙道溫度降低，進一步加重結(jié)露積灰的發(fā)生。積灰和煙道溫度降低兩者相互促進，導(dǎo)致空氣預(yù)熱器嚴重的積灰乃至堵灰。

2、未進行有效吹灰

機組啟動過程中，煙氣結(jié)露積灰現(xiàn)象最嚴重，對于采用蒸汽吹灰鍋爐，此時無法投運吹灰器，導(dǎo)致空預(yù)器末級迅速形成積灰，即使后期投運吹灰器，因空預(yù)器底部已形成積灰，且具有一定高度，吹灰器無法吹透。

四、解決積灰技術(shù)路線

解決空預(yù)器積灰主要從防止或減緩積灰、有效清理積灰等方面采取措施。

（一）防止、減緩積灰

防止、減緩空預(yù)器積灰主要方法為提高冷風(fēng)側(cè)進風(fēng)溫度、減少尿素投用量、提高煙氣溫度等。

1、提高冷風(fēng)側(cè)進風(fēng)溫度

提高冷風(fēng)側(cè)進風(fēng)溫度主要技術(shù)路線為暖風(fēng)器、熱風(fēng)再循環(huán)。

（1）暖風(fēng)器

分別在一次風(fēng)機和二次風(fēng)機進口或出口設(shè)置暖風(fēng)器，利用暖風(fēng)器加熱一次風(fēng)和二次風(fēng)后，送入空預(yù)器，提高空預(yù)器冷風(fēng)進風(fēng)溫度，該技術(shù)比較成熟。熱源可取自低溫省煤器回水或輔汽集箱來汽，具體需根據(jù)相關(guān)參數(shù)核算經(jīng)濟性。

（2）熱風(fēng)再循環(huán)

a.常規(guī)熱風(fēng)再循環(huán)是分別在空預(yù)器出口一次熱風(fēng)和二次熱風(fēng)風(fēng)道開孔，布置管道及調(diào)節(jié)閥門，將熱風(fēng)接入一次風(fēng)機和二次風(fēng)機入口，該技術(shù)也比較成熟。

b.循環(huán)流化床鍋爐點火風(fēng)室熱風(fēng)再循環(huán)，風(fēng)源來自鍋爐點火風(fēng)室，溫度約800℃，可在鍋爐點火風(fēng)室處搭設(shè)管道至一次風(fēng)機或二次風(fēng)機入口，與冷風(fēng)混合后進入空預(yù)器。

優(yōu)點：1）熱風(fēng)溫度高，所需風(fēng)量相對較少。2）系統(tǒng)簡單，操作簡單。

缺點：1）熱風(fēng)溫度高，管道內(nèi)部需敷設(shè)耐火材料。2）需根據(jù)場地情況布置，一般需從點火風(fēng)室穿越運轉(zhuǎn)層后接入一次風(fēng)機入口。3）退油槍后，效果下降。

（3）油槍加熱冷風(fēng)

在一次風(fēng)機與空預(yù)器入口風(fēng)道安裝點火油槍及火檢等裝置，根據(jù)啟動期間一次風(fēng)量核算油槍出力，選擇合理的霧化片，在機組啟動至并網(wǎng)初期，通過點火油槍加熱一次冷風(fēng)。

優(yōu)點：1）不增加系統(tǒng)阻力。2）檢修維護量小，便于操作。3）可利用原鍋爐床上油槍系統(tǒng)進行局部改造，減少投資。4）投運時間不受其他調(diào)節(jié)限制。

缺點：1）可能存在油槍霧化不良，導(dǎo)致油煙堆積在風(fēng)道非金屬膨脹節(jié)內(nèi)部，導(dǎo)致非金屬膨脹節(jié)燃燒。需通過試驗檢查分析是否存在此安全隱患?；蛟诜墙饘倥蛎浌?jié)內(nèi)部導(dǎo)流板改造安裝金屬波紋密封。

2、減少尿素投用量

循環(huán)流化床鍋爐采用低氮燃燒技術(shù)，正常運行期間投用尿素量很少。機組啟動及深度調(diào)峰期間尿素投用量較大，主要原因是脫銷還原劑反應(yīng)區(qū)間溫度較低和氧量較高。

目前主要技術(shù)方案為煙氣再循環(huán)：將引風(fēng)機出口煙氣，通過增加風(fēng)機，將部分煙氣引至一次風(fēng)機和二次風(fēng)機出口（空預(yù)器入口），這樣可以保證爐膛床料流化及燃燒的同時，降低NOx濃度，又可以提高空預(yù)器冷風(fēng)溫度，減緩空預(yù)器積灰。

3、提高末級空預(yù)器入口煙氣溫度

因在鍋爐點火前，投運臨機加熱系統(tǒng)，此時省煤器入口溫度約140℃，點火后溫度逐漸上升，可將省煤器入口煙氣通過管道與末級空預(yù)器入口煙氣連接，根據(jù)煙氣量進行核算，選擇合適管徑。通過熱煙氣與冷煙氣混合提高末級空預(yù)器入口煙氣溫度。

（二）有效清理積灰

機組啟動期間，輔汽壓力較低，空預(yù)器吹灰效果受影響?？稍谂R爐再熱器吹灰系統(tǒng)搭接管道至啟動鍋爐側(cè)，在機組啟動期間，單獨對末級空預(yù)器進行吹灰，重點掌握好吹灰時間和頻率，避免堵灰形成后再吹灰，導(dǎo)致吹不透積灰。

五、結(jié)論

本文僅對循環(huán)流化床鍋爐空預(yù)器積灰治理方案進行簡單描述，幾種方案可混合使用，具體需根據(jù)各廠實際情況選擇。