魏新達
（大唐華中電力試驗研究院）
摘 要：主要針對某電廠空預器、引風機發生結垢的原因進行分析，發現造成結垢主要原因為煙氣中三氧化硫含量較高及空預器冷端和引風機入口煙溫過低，并對此提出對策及建議。此方案對高含硫煤電廠空預器及引風機結垢問題的解決具有參考意義。
關鍵詞：結垢；空預器；引風機；對策
某電廠機組為2×350 MW國產超臨界參數變壓直流鍋爐。引風機為兩臺成都風機廠生產的HU25038-22型雙級動葉可調軸流式引風機，設計排煙溫度141 ℃。空預器為兩臺豪頓華公司生產的28.5VNT1820(150)型三分倉容克式空氣預熱器，空氣預熱器煙氣側壓差正常為0.77 KPa，一次風壓差為0.485 KPa，二次壓差為0.636 KPa，當空氣預熱器煙氣側壓差超過1.62 KPa時進行水沖洗。設計空預器進口煙氣溫度371 ℃，出口煙溫141攝氏度，進口一次/二次風溫30/25 ℃，出口一次/二次風溫314/334 ℃。
近期發現引風機、空預器有大量結垢現象，垢樣呈堅硬塊狀分布。大量結垢可能造成引風機震動、空預器換熱效率低等后果，嚴重影響機組正常運行。為查明結垢原因，某電廠委托我方對結垢原因分析并提出建議措施。
1 現場情況及垢成分分析
1.1 現場情況
某電廠1號機組在停機檢修期間發現引風機、空預器出現結垢現象。現場可見其結垢呈大量塊狀附著于引風機葉片、軸承等部位，厚度約1~8公分，見圖1。
1.2 垢成分分析
其引風機垢樣主要呈不規則堆積，厚度在1~8 cm，主體為灰色堅硬塊狀，其間有黃色成分摻雜，取下后斷面呈層狀分布，外層為灰色，內層為黃色。空預器垢樣為灰色堅硬塊狀，同樣夾雜有黃色疏松物質，但未見明顯分層情況。見圖2。
對引風機垢樣外層、內層，空預器垢樣及燃煤飛灰進行成分分析。主要采用了XRF分析及化學分析，結果如表1所示。
引風機垢樣分析結果如表1，可見三氧化二鐵含量及硫酸酐含量分別達到35.88 %及38.33 %，其鐵化合物存在形式主要以Fe2(SO4)3為主，另外有少量酸不溶物存在，Al、Si含量較少。通過與粉煤灰對比可見，其成分中含有少量粉煤灰，但主要成分并不是來自飛灰，而應來自煙道、葉片、外殼等腐蝕產物。空預器主要成分為硫酸鹽化合物并伴有飛灰存在，綜合其位置分析，硫酸鹽主要成分應為硫酸鐵、硫酸氫銨及少量硫酸銨。硫酸鹽類化合物生成過程為三氧化硫與氨氣及水反應生成硫酸氫銨，在氨氣過量的情況下生成硫酸銨，隨著煙氣溫度的降低，硫酸氫銨會結露并粘附于空預器表面，過量的三氧化硫本身也會隨著溫度的降低產生酸結露變為硫酸，當溫度超過100℃時，為濃硫酸。當空預器冷端及煙道表面的防腐材料存在瑕疵或發生破損時，硫酸氫銨及硫酸會腐蝕空預器本體材料和鍋爐尾部煙道。此外由于硫酸氫銨及硫酸結露后均為粘稠狀，因此會粘附部分飛灰，造成結垢。
2 結垢原因分析
通過調取機組運行工況歷史數據、現場勘查情況及垢樣分析結果，對引風機及空預器結垢原因分析如下：
(1)其機組入爐煤質化驗報告中，S含量達6 %左右，屬典型的高硫分煤種，結合垢成分分析可見煙氣中三氧化硫含量過高是造成腐蝕與結垢的根源；
(2)綜合機組運行情況可知，運行中煙溫較低，煙氣結露，使濃硫酸粘附于空預器冷端、煙道及引風機部件表面引起腐蝕和結垢；
(3) 垢樣分析結果可見，其中的無機銨 (NH4+) 含量達0.52 %~1.38 %，無機銨主要以硫酸氫銨、硫酸銨等銨鹽的形式存在，其形成原因主要是由于脫硝系統的氨逃逸造成的，脫硝系統氨逃逸越高，飛灰及結垢中的無機銨含量也越高，另外，脫硝噴氨系統噴氨不均勻會造成局部噴氨過量，造成局部氨逃逸偏高，導致部分飛灰及垢樣中無機銨含量偏高。通常情況下，燃煤機組脫硝系統氨逃逸不超過3μL/L時，鍋爐飛灰中無機銨含量一般不大于0.05 mg/g。
3 處理建議
針對引風機、空預器結垢原因分析提出以下處理建議：
(1)優化配煤，降低入爐煤硫含量；
(2)通過在鍋爐尾部噴入堿性物質或在煤中加入脫硫劑等方式，結合燃燒調整控制煙氣中三氧化硫含量，降低煙氣酸露點；
(3)優化運行，提高空預器冷端煙溫，減少硫酸及硫酸氫銨結露。加強空預器沖洗，減少空預器堵塞。
(4)脫硝裝置在后續運行過程中注意控制噴氨總量，避免氨逃逸偏高并做好氨逃逸監測設備的維護。
定期開展對AIG噴氨的優化調整(DL/T 335-2010《火電廠煙氣脫硝(SCR)系統運行技術規范》，每年一次)，根據反應器內煙氣NOx濃度分布特點優化噴氨量，使煙道斷面噴氨量分布更加合理，保證SCR出口NOx濃度和氨逃逸能夠均勻分布；同時，定期開展氨逃逸化學法采樣與分析測試試驗(DL/T 335-2010《火電廠煙氣脫硝(SCR)系統運行技術規范》，每季度一次)，確保氨逃逸在合理范圍內，減少因此帶來的空預器堵塞、除塵器運行異常、引風機結垢等問題。
4 處理效果
電廠根據建議措施開展整改，優化配煤使入爐煤質硫成分降至3.2 %左右，同時優化運行，提高空預器冷端煙溫，并開展噴氨優化試驗，優化噴氨量。通過以上措施，基本解決引風機、空預器結垢問題，達到處理目的。
5 結語
通過對運行工況、垢成分等的分析找到了空預器、引風機大量結垢的原因，并采取優化配煤及運行等措施，使問題得以解決。近年來，煙氣脫硝(SCR)系統已廣泛應用于火電廠煙氣處理中，并已實現較好的經濟及環境效益，但運行人員應在保障滿足排放要求的基礎上，進一步優化運行，注意防范此類問題發生。
來源：《廣東化工》2020年第6期
