自相关政策放开后,燃煤机组可以按规定比例掺烧固废与生物质燃料,这种方式有助于资源循环利用,但也给空预器这类低温换热设备带来了新挑战,堵灰问题变得更加突出。掺烧之后空预器更容易堵塞,主要和燃料特性、烟气组分、机组运行模式、设备结构特点这几方面有关。

第一,飞灰的黏结特性发生改变。生物质和不少固废原料里碱金属、氯元素含量偏高,燃烧后形成的飞灰熔点更低、黏性更强。烟气进入空预器这类低温受热面时,黏性飞灰很容易附着在换热表面,形成粘附型沉积,这类积灰依靠常规吹灰手段很难清理干净。

第二,烟气腐蚀性组分增多,硫酸氢铵堵塞风险上升。掺烧工况下,烟气中的氯离子、三氧化硫含量有所升高。在合适的温度区间,烟气里的氨与三氧化硫、水汽会生成硫酸氢铵;硫酸氢铵在该温度下呈液态,会像 “胶水” 一样捕捉烟气中的飞灰,快速形成复合积灰,堵塞速度会明显加快。

第三,深度调峰带来不利工况叠加。随着新能源发电占比持续提高,燃煤机组经常需要低负荷运行。低负荷时排烟温度偏低,脱硝系统更容易出现氨逃逸,低温、高氨逃逸、烟气中酸性组分偏高几个条件叠加,刚好落在硫酸氢铵容易凝结的温度范围,进一步加剧积灰堵塞。

第四,传统空预器结构本身存在局限。管式空预器内部存在低速涡流区域,回转式空预器通道狭窄,都容易滞留黏性飞灰,给积灰附着、长大提供条件。

针对掺烧工况下空预器堵灰、腐蚀难题,可以从设备结构设计、壁温调控、积灰清除、材料防腐以及运行管控几个方向采取应对措施:

  1. 优化流道结构,依靠高速气流实现自携灰采用直通式宽流道结构,配合合适的烟气流速,减少烟气低速区,利用气流携带作用,降低黏性飞灰沉降附着的概率,从源头减少积灰停留。
  2. 调控换热面壁温,避开硫酸氢铵凝结区间设置闭式循环壁温调控系统,将换热面壁温稳定维持在酸露点以上,避免硫酸氢铵在换热面上凝结,切断液态硫酸氢铵捕捉飞灰的成灰路径。
  3. 多元清灰组合,分层处理不同状态积灰一方面可以采用原位加热方式,让已经沉积的硫酸氢铵受热分解;再搭配脉冲激波等吹灰方式,针对已经硬化的积灰进行清除,相比单一吹灰方式适应性更强。
  4. 选用耐蚀材料,适配高氯、酸性烟气环境低温换热面选用耐酸、耐氯腐蚀的专用钢材,也可配套搪瓷、防腐涂层,抵御掺烧烟气带来的氯腐蚀、低温酸腐蚀,延长设备稳定运行周期。

在实际工程案例中,采用上述技术思路对烟冷器、暖风器协同改造后,在掺烧工况下可以实现较低的烟气阻力,同时回收烟气余热,降低排烟温度、提升热风温度,减少引风机电耗,提高锅炉热效率,减少标煤消耗,长期运行中积灰、低温结露腐蚀问题得到有效控制,这类方案在气气换热、气水换热场景都有应用验证。

除此之外,运行管理同样关键。掺烧机组建议建立差压、排烟温度长期趋势台账,持续跟踪空预器压差上涨速率、排烟温度变化和吹灰周期之间的关联。当压差爬升速度明显异常时,及时启动强化清灰措施,在积灰还处于疏松阶段就进行干预,避免积灰板结硬化后,清理难度和设备损耗大幅上升。

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