、背景

为了满足超低排放要求，锅炉超低排放改造后，SCR脱销装置引起尾部烟道氨逃逸较高导致回转式空气预热器硫酸氢铵堵塞、低温腐蚀、堵灰、阻力增大、风机电耗增加，排烟温度高，锅炉效率降低，甚至锅炉运行限负荷。

国家发展改革委国家能源局《关于开展全国煤电机组改造升级的通知》发改运行〔2021〕1519号，其中指出：到2025年全国火电平均供电煤耗降至300克标准煤/千瓦时以下。对供电煤耗在300克标准煤/千瓦时以上的煤电机组，应加快创造条件实施节能改造。“十四五”期间改造规模不低于3.5亿千瓦。存量煤电机组灵活性改造应改尽改，“十四五”期间完成2亿千瓦，增加系统调节能力3000—4000万千瓦，促进清洁能源消纳。

为了推进节能减排，满足煤电机组升级改造及降低供电煤耗的要求，同时解决空气预热器堵塞导致的差压增大以及排烟温度过高、烟气余热利用的问题，提出回转式空气预热器防堵和烟气余热利用一体化解决方案——前置肋片管式烟气暖风器技术。

二、技术方案

1、空预器堵塞的原因及解决办法：

根据多台脱硝机组长期运行的经验表明，即使控制 SCR 脱硝系统出口逃逸氨在较低浓度水平，空气预热器的阻力仍旧会因 SO3 粘附而出现缓慢增长的问题。由于钒系脱硝催化剂会促进烟气中少数 SO2 向 SO3 转化，尤其是为满足超低排放要求加装第三层催化剂层，导致烟气中 SO3 浓度大幅上升。对于燃煤电厂烟气中 SO3 浓度的增加，会导致烟气酸露点的升高。脱硝装置中SO3 浓度增加1倍，烟气酸露点温度至少增加 7.83℃。

目前国内关于酸露点的确定仍不清晰，由此空预器可能在酸露点以下运行，导致空预器冷端出现低温酸凝结的现象，当烟气中存在 NH3 时，会导致空气预热器的硫酸氢铵堵塞，在进行超低排放改造后，SO3对空预器造成酸腐蚀和堵灰问题更加紧迫和严峻。因此，研究脱硝改造后空预器冷端温度的控制对防止空预器堵塞具有重要的意义。

通过脱硝机组空预器灰垢的形貌分析发现，脱硝机组空预器堵塞低温段灰垢质地坚硬，中温段相对稀松，脱硝机组空预器堵塞与低温段酸凝结有很大的关系。

为了控制空气预热器腐蚀的速率和积灰的速率，长期以来通常的做法是避免空气预热器空气预热器入口空气与出口烟气的平均温度即冷端平均温度不低于原先设定的推荐******值。美国 CE 公司、美国 ABB-API 公司、国内锅炉厂家等一般都是根据煤质含硫量选取燃煤锅炉空预器冷端平均壁温。我们研究了烟气酸露点和空预器出口排烟温度分布的相互关系，提出了一种空预器冷端综合温度控制的依据。基于这个控制依据，考虑到机组负荷和环境温度的变化，提出了暖风器调整策略，并在有关电厂进行了应用验证，取得了良好的效果。但是从防止壁面酸腐蚀的角度，空预器冷端******壁温更具有实际意义。为了提高实际运行的空预器的冷端平均壁温，可以在原回转式空气预热器出口（下方）增设前置管式烟气暖风器，烟气暖风器利用烟气余热直接加热空气，提高空预器入口空气温度，进而提高回转式空气预热器的冷端平均壁温，特别是冷端******温度，解决硫酸氢铵腐蚀、堵塞问题，降低烟气阻力，减小风机电耗。同时降低烟气排烟温度提高锅炉效率，降低供电煤耗。

2、前置暖风器的布置问题：

管式空气预热器的换热管采用三维肋片管，如图1所示。根据实际运行经验，三维肋片管强化换热效果可达到光管的2-6倍。以西南区域某燃烧高硫煤的300MW机组为例，在锅炉回转式空气预热器下方设置烟气暖风器，换热管采用三维肋片管，将空气温度由25℃升高至100℃以上，同时将可以将排烟温度降低至120℃或更低，大大提高回转式空气预热器的冷端壁温，解决回转式空气预热器的硫酸氢铵堵灰问题。

换热器设计为扁长型，能够方便布置在空气预热器出口至除尘器进口烟道上。换热器的宽度和深度还可以根据现场布置条件调整，以满足现场布置条件。

3、前置空预器本身的碳酸氢铵堵塞解决办法：

通过增加前置空预器，提高回转式空气预热器的冷端平均壁温，解决了原回转式空气预热器的硫酸氢铵腐蚀、堵塞问题。但由于硫酸氢铵的生成不可避免，硫酸氢铵的腐蚀、堵塞问题的发生，下移到了水平更低的前置管式空气预热器。但由于前置管式空气预热器采用易于检修和更换的管箱设计，同时前置空气预热器进行管箱分组，形成若干独立管箱。利用硫酸氢铵具有200℃以上会气化的特性。在系统设计上将锅炉原回转空预器的极少量高温热风，引入到前置管式空气预热器，通过升温到200°以上，使前置管式空气预热器的硫酸氢铵气化通过高温热风带走，这种通过物理方法清除换热器表面沉积的硫酸氢铵。同时前置空气预热器若干个独立管箱通过系统灵活的运行方式，通过定时依次、轮流引入高温热风到各个相互独立的前置空预器（暖风器）通道，利用极少量的高温空气加热使暖风器金属壁温升高到高温热风的温度，硫酸氢铵气化蒸发，同时，排出的高温热风与低温烟气混合，降到147℃以下后进入静电除尘器。以此方案解决前置管式空气预热器其本身的硫酸氢铵堵塞问题，技术改造及运行实践证明是***有效且低成本的方法。

三、技术应用情况

某电厂 2×330MW 亚临界机组锅炉系东方锅炉（集团）股份有限公司制造，型号：DG1114/18.5-II15 型，型式：亚临界参数、自然循环、“W”炉型、 一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、半露天布置、全钢构架、全悬吊结构、 “∏”型汽包锅炉。配置 2 台回转式空气预热器，由于实际使用燃料的含硫量较高，经过 SCR 脱硝反应器后，生成的硫酸氢氨沉积在空气预热器冷端，使得实际运行中空气预热器烟气侧阻力增大，同时排烟温度高，能耗高严重影响机组运行******性，限制机组带负荷能力。

为了******解决回转式空气预热器低温腐蚀和硫酸氢铵堵塞问题，同时降低供电煤耗。对原空预器系统升级改造，增设三维肋片烟气暖风器系统。在回转式空气预热器下方设置烟气暖风器，换热管采用三维肋片管，将空气温度由25℃升高至112℃，大大提高回转式空气预热器的冷端壁温，解决回转式空气预热器的硫酸氢铵堵灰问题，同时排烟温度降低30℃，也降低了电除尘的灰的比电阻，提高除尘效率，锅炉效率提高1%以上，降低煤耗3g/kWh以上，具有良好的综合经济效益。