在火电机组、工业锅炉的日常运行里,空气预热器堵塞是十分普遍的难题。很多现场运维人员第一印象会把堵塞原因归为飞灰堆积,但大量工程实践表明,造成堵塞最核心的物质,其实是硫酸氢铵,行业内常简称 ABS。
当锅炉燃用高硫煤,或是按照相关规范掺烧一定比例固废、生物质燃料时,烟气中会生成三氧化硫。如果脱硝 SCR 系统存在氨逃逸,氨气和三氧化硫会在烟气低温区域发生反应,生成黏稠的硫酸氢铵。硫酸氢铵常温下黏性很强,如同胶水,会在空预器冷端表面凝结,先黏附烟气里的飞灰颗粒,沉积物不断累积、硬化,流道通道持续收窄,烟气阻力不断上升,整个过程可以概括为三步:凝结、粘附、硬化,也就是常说的 ABS 堵塞过程。
传统管式空预器内部流道结构复杂,容易形成涡流、低速负压区域,这类区域温度条件合适,很容易成为硫酸氢铵附着沉积的位置;回转式空预器蓄热元件缝隙细密,同样容易滞留黏性沉积物。堵塞带来的影响是多方面的:烟气阻力上升后,引风机能耗会明显增加,严重时限制机组额定出力;为缓解堵塞,运行上只能增加吹灰频次,额外消耗蒸汽。除此之外,硫酸氢铵形成的液膜还会诱发垢下原电池点蚀,这种局部腐蚀的破坏速度远高于均匀腐蚀,堵塞和腐蚀往往同步发生,进一步缩短设备寿命。
频繁吹灰属于事后被动处理手段,很难从根源上解决 ABS 堵塞问题。想要改善这类问题,核心思路主要分为两个方向:流道结构优化,以及金属壁温精准管控。一方面,优化换热元件流道形式,采用直通式、大流通截面的结构,依靠烟气较高流速带走飞灰,实现流道自清洁,减少黏性物质附着停留的机会;另一方面,对于下游烟气冷却器等换热设备,可采用低压闭式循环温控方案,稳定提升换热面金属壁温,让壁面温度持续高于酸露点温度,从条件上避开硫酸氢铵的凝结区间,切断堵塞发生的前提。
这套 “结构自洁 + 壁温控制” 的思路,和传统依靠吹灰清理沉积物的被动模式有明显区别,是目前烟气侧防堵防腐治理的主流技术路线之一。国内多个不同容量等级的锅炉项目,已经应用了相关方案:包括 560t/h、220t/h 锅炉、300MW 机组等不同工况,部分配套壁温闭环控制的装置投运后,长期没有出现明显积灰堵塞、低温腐蚀问题,验证了该技术路线的可行性。
对于锅炉运维、节能管理的技术人员来说,厘清硫酸氢铵的生成机理、认识它和普通飞灰堵塞的差异,是选择合理改造方案、做好空预器长效运维的前提。
从技术研发层面来看,国内不少科研机构和工程团队,围绕烟气壁温调控、换热面防腐、新型清灰方式、高温原位处理等方向持续开展研究,高校、科研院所和工程单位搭建联合研发平台,持续完善相关理论与工程应用方案;相关成果也参与到行业标准编制、电力领域科技攻关当中,不断推动锅炉烟气换热系统防堵防腐技术迭代。
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