在脱硝系统运行中，脱硝电加热器的加热效率直接影响烟气温度达标率，进而决定脱硝反应的充分性和氮氧化物减排效果。当加热效率出现下降时，“加热管结垢” 与 “温控系统故障” 是两类高频诱因，但二者的故障机理、表现特征及影响路径存在显著差异。若无法精准鉴别，易导致误判维修，不仅增加设备停机时间，还可能引发能耗激增、催化剂活性衰减等连锁问题。本文将从故障机理切入，结合实际运行数据与检测方法，系统对比两类故障的核心差异，为精准定位问题、制定针对性解决方案提供参考。

一、加热管结垢导致加热效率下降的核心逻辑与特征

加热管是脱硝电加热器的核心换热部件，其表面直接与烟气或载热介质接触，若长期运行中发生结垢，会形成一层隔热层，阻断热量传递路径，导致加热效率下降。其故障机理与表现具有明确的 “渐进性” 和 “局部性” 特征，可通过以下维度精准识别。

（一）故障机理：结垢形成的 “热阻叠加” 效应

脱硝系统处理的烟气中通常含有粉尘、SO₃、水分等杂质，在电加热器运行时，加热管表面温度可达 300-400℃（具体取决于脱硝反应需求，如 SCR 脱硝通常需将烟气加热至 280℃以上以保证催化剂活性）。当烟气中的水分与 SO₃结合形成硫酸雾，或粉尘（如飞灰）随烟气流动附着于加热管表面时，会在高温作用下逐渐固化，形成以硫酸盐、硅酸盐为主的结垢层。

从传热学角度看，结垢层的导热系数极低（通常仅为金属加热管的 1/10-1/50，如碳钢加热管导热系数约 45W/(m・K)，而硫酸盐结垢层仅为 0.5-2W/(m・K)），这相当于在加热管与烟气之间增加了一道 “热阻屏障”。根据传热公式Q=K·A·ΔT（Q 为传热量，K 为总传热系数，A 为换热面积，ΔT 为加热管与烟气的温差），结垢会直接导致总传热系数 K 显著降低 —— 即使加热管通电功率不变，实际传递给烟气的热量 Q 也会大幅下降，表现为加热效率降低，烟气出口温度无法达到设计值。

（二）典型运行特征：从 “温度偏差” 到 “能耗异常” 的递进表现

加热管结垢导致的效率下降并非突然发生，而是随结垢厚度增加逐步加剧，其运行特征可归纳为以下 4 点，便于现场人员初步判断：

烟气进出口温差逐步缩小：初始阶段，结垢较薄时，加热效率下降不明显，仅表现为烟气出口温度较设计值低 5-10℃；随着结垢厚度增加（如超过 1mm），出口温度偏差会扩大至 20-30℃，甚至无法满足脱硝反应的温度要求（如 SCR 脱硝通常需≥280℃）。

加热管表面温度异常升高：正常运行时，加热管表面温度与烟气温度的差值约为 30-50℃；若结垢，热量无法有效传递给烟气，加热管表面温度会骤升，差值可能扩大至 80-120℃，部分区域甚至超过加热管材质的允许上限（如不锈钢加热管长期使用温度通常不超过 450℃），引发加热管过热变色、局部变形等现象。

能耗同比显著上升：为弥补热阻增加导致的热量损失，电加热器需维持更高的通电功率才能接近目标出口温度。现场可通过对比历史数据发现，相同烟气流量和入口温度下，结垢后电耗可能上升 15%-30%，且能耗增长幅度与结垢厚度呈正相关。

故障无 “突发性”，且伴随季节或工况关联：结垢的形成与烟气成分、湿度密切相关，若系统处理的烟气湿度较高（如湿法脱硫后未彻底除雾的烟气），或粉尘含量超标（如除尘器效率下降），则结垢速度会加快，加热效率下降也更明显；反之，在干燥、低尘烟气工况下，结垢导致的效率下降会相对缓慢，通常需连续运行 3-6 个月才会出现明显症状。

（三）现场检测与验证方法

若怀疑加热效率下降由加热管结垢导致，可通过以下 3 种简单有效的方法验证：

停机目视检查：切断电加热器电源并降温后，打开检修门直接观察加热管表面，若发现管体附着灰白色或黄褐色硬质层，且用工具刮擦后可脱落，即可确认结垢；同时可测量结垢厚度，若超过 0.5mm，通常会对加热效率产生显著影响。

温度场检测：运行状态下，使用红外测温仪扫描加热管不同区域的表面温度，若发现局部温度明显高于其他区域（温差超过 20℃），且该区域无明显电气故障（如接线松动），则大概率是局部结垢导致的热阻不均；此外，对比加热管表面温度与烟气出口温度，若差值超过 60℃，也可佐证结垢问题。

压降检测：结垢不仅影响传热，还可能缩小烟气流通截面，导致电加热器进出口烟气压降增大。通过压力表测量进出口压差，若较设计值或历史正常数据上升超过 100Pa，且排除烟道堵塞等其他因素，可间接判断加热管结垢（尤其是管束密集区域的结垢易导致气流不畅）。

二、温控系统故障导致加热效率下降的核心逻辑与特征

温控系统是脱硝电加热器的 “大脑”，负责根据烟气流量、入口温度、脱硝反应温度需求，自动调节加热管的通电功率（如通过可控硅、接触器实现功率调节）。若温控系统出现故障，会导致 “加热功率与实际需求不匹配”，即使加热管无结垢，也会表现为加热效率下降。其故障机理与表现具有 “突发性” 和 “系统性” 特征，与结垢的渐进性形成鲜明对比。

（一）故障机理：“信号失真” 或 “执行失效” 导致的功率失控

温控系统通常由温度传感器（如热电偶、PT100）、控制器（PLC 或专用温控仪）、执行元件（可控硅模块、交流接触器） 三部分组成，任一环节故障都会打破 “温度监测 - 信号反馈 - 功率调节” 的闭环控制，导致加热功率无法按需输出：

温度传感器故障：“感知偏差”：温度传感器负责采集烟气入口 / 出口温度、加热管表面温度，若传感器老化（如热电偶丝腐蚀断裂）、安装松动（与烟气接触不良）或被粉尘覆盖（测量点积灰），会导致采集的温度信号失真 —— 例如，实际烟气入口温度为 200℃，但传感器误报为 220℃，控制器会误判 “无需大幅加热”，从而降低加热功率，最终导致出口温度偏低，表现为加热效率下降。

控制器故障：“决策错误”：控制器是温控系统的核心，若其内部程序紊乱（如参数设置被误改）、硬件损坏（如 CPU 模块故障），会导致逻辑判断错误。例如，脱硝反应需求烟气出口温度为 300℃，但控制器因程序错误将目标温度设为 260℃，即使传感器和执行元件正常，加热功率也会维持在低水平，无法达到设计加热效率；此外，控制器与上位机（如脱硝系统 DCS）的通讯故障，也会导致无法接收实时烟气流量、NOx 浓度等信号，无法动态调整加热功率。

执行元件故障：“功率断供”：执行元件负责将控制器的指令转化为实际加热功率，若可控硅模块击穿、交流接触器触点烧蚀，会导致加热管无法正常通电或通电功率不足。例如，某组加热管对应的接触器触点接触不良，会导致该组加热管 “半功率” 运行，总加热功率下降 20%-50%，直接表现为加热效率骤降；此外，过载保护、过温保护装置误动作（如因元件老化导致保护阈值漂移），也会强制切断部分加热功率，引发效率问题。

（二）典型运行特征：从 “温度骤变” 到 “功率无响应” 的突发表现

与结垢的渐进性不同，温控系统故障导致的加热效率下降通常具有 “突发性”，且伴随明显的 “控制失效” 特征，具体表现为：

烟气温度 “骤升骤降” 或 “恒定不变”：正常运行时，烟气出口温度会随烟气流量、入口温度变化小幅波动（通常 ±5℃）；若温控系统故障，温度会出现异常 —— 如传感器故障导致温度误报，出口温度可能从 300℃骤降至 250℃且无法回升；或执行元件卡死，加热功率固定不变，即使烟气流量突然增加（如锅炉负荷提升），出口温度也无法随之升高，甚至持续下降。

加热功率与温度需求 “反向脱节”：根据脱硝工艺逻辑，当烟气流量增大或入口温度降低时，控制器应自动提升加热功率；若温控系统故障，会出现 “反向操作”—— 如烟气流量增加时，功率反而下降，或功率已调至大值，但出口温度仍无明显变化（执行元件故障导致功率无法传递）。现场可通过 DCS 监控加热功率曲线与温度曲线，若二者无关联（正常应为正相关），则大概率是温控系统问题。

故障伴随 “报警信号” 或 “停机保护”：温控系统通常设有完善的故障报警功能，若传感器断线、控制器通讯故障、执行元件过载，DCS 会立即触发报警（如 “温度传感器故障”“可控硅过流”）；严重时（如加热管过温、执行元件短路），保护装置会强制停机，避免设备损坏 —— 这种 “报警 + 效率下降” 的组合，是温控系统故障的典型标志，与结垢无报警、仅缓慢效率下降的特征有明显区别。

故障修复后效率 “立即恢复”：若通过重启控制器、更换传感器或修复接触器触点等方式排除温控系统故障，加热效率会立即恢复正常 —— 如更换故障的热电偶后，出口温度可在 10-30 分钟内回升至设计值，且能耗恢复至正常水平；而结垢问题需彻底清理后才能逐步恢复，无法通过简单维修 “即时解决”。

（三）现场检测与验证方法

针对温控系统故障，可通过 “分层排查” 的方式定位问题，具体步骤如下：

信号层排查（传感器与通讯）：用标准温度计校准现场温度传感器的测量值，若偏差超过 ±3℃，则传感器故障；检查传感器接线端子是否松动、线缆是否破损，排除线路问题；同时，检查控制器与 DCS 的通讯状态，若数据无更新或出现 “通讯中断” 报警，需排查通讯线缆、接口模块。

控制层排查（控制器参数）：进入控制器操作界面，核对目标温度、PID 调节参数（比例、积分、微分系数）、联锁条件（如烟气流量低限保护、NOx 浓度联锁）是否正确，若参数被误改，需重新录入设计值；此外，可通过 “手动调节” 测试 —— 将控制器切换至手动模式，逐步提升加热功率，观察出口温度是否随之升高，若手动调节有效，则说明故障在自动控制逻辑（如程序、通讯），而非执行元件。

执行层排查（功率输出）：手动模式下，用钳形电流表测量各加热管回路的电流，若某回路电流为 0 或远低于额定值（如额定电流 50A，实际仅 20A），则该回路执行元件（接触器、可控硅）故障；同时，用万用表测量执行元件两端电压，若电压正常但电流异常，可判断为执行元件内部损坏（如可控硅击穿），需更换元件。

三、两类故障的核心差异对比与综合判断流程

在实际运行中，加热管结垢与温控系统故障可能同时存在（如结垢导致加热管过热，触发温控系统过温保护），但通过核心差异对比，可快速缩小排查范围；结合 “先现象、后检测” 的判断流程，能实现精准定位。

（二）综合判断流程

第一步：根据 “故障突发性” 初步分类

若加热效率在短时间内（如 1 天内）突然下降，且 DCS 有相关报警（如 “温度传感器故障”），优先排查温控系统；

若加热效率持续下降超过 1 周，且无任何报警，仅伴随能耗上升，优先排查加热管结垢。

第二步：通过 “温度与功率关联度” 缩小范围

查看 DCS 曲线：若加热功率随出口温度下降而持续升高（正相关），说明温控系统正常，问题在加热管（结垢导致热阻增加）；

若加热功率不变，但出口温度下降，或功率升高而温度无变化（无关联），说明温控系统故障（执行元件无法传递功率，或传感器误报）。

第三步：结合 “现场检测” 验证结论

若初步判断为结垢，停机后检查加热管表面是否有结垢层，测量进出口烟气压降；

若初步判断为温控系统故障，通过 “手动调节功率 + 测量电流 / 温度” 的方式，分层排查传感器、控制器、执行元件。

四、两类故障的针对性解决与预防措施

精准定位故障后，需采取针对性措施解决问题，同时建立预防机制，避免故障反复发生，保障脱硝电加热器长期稳定运行。

（一）加热管结垢的解决与预防

即时解决：高效清理结垢层

根据结垢类型和厚度选择清理方式：若为松软的粉尘结垢，可采用压缩空气吹扫（压力 0.6-0.8MPa）；若为硬质硫酸盐结垢，需采用化学清洗（如使用 5%-10% 的柠檬酸溶液循环清洗，温度控制在 50-60℃，避免腐蚀加热管）；清洗后需用清水冲洗干净，烘干后再投入运行，防止残留药剂导致二次腐蚀。

长期预防：从 “源头控制” 到 “定期维护”

优化烟气预处理：在电加热器入口增设高效除雾器（如折流板 + 丝网除雾器），降低烟气湿度；若烟气粉尘含量高，需提升前端除尘器效率（如更换布袋、优化静电除尘器供电参数），将粉尘浓度控制在 50mg/m³ 以下，减少结垢源头。

定期检查与清理：制定月度巡检计划，用红外测温仪监测加热管表面温度，发现局部过热及时停机检查；每 3-6 个月进行一次停机清理，避免结垢厚度超过 0.5mm；同时，定期检查烟气进出口压差，若压差上升超过设计值 10%，需提前清理。

（二）温控系统故障的解决与预防

即时解决：快速修复或更换故障元件

传感器故障：立即更换同型号、同分度号的传感器（如热电偶需匹配 K 型 / E 型），安装时确保传感器探头与烟气充分接触，避免被粉尘覆盖；

控制器故障：若为参数错误，重新录入设计参数；若为硬件损坏，更换控制器模块，同时备份程序，避免数据丢失；

执行元件故障：更换烧蚀的接触器或可控硅模块，同时检查接线端子是否紧固，避免因接触不良导致二次故障；更换后需进行空载测试，确保功率输出正常。

长期预防：强化 “定期校准” 与 “冗余设计”

定期校准设备：每季度校准温度传感器（使用标准恒温槽），确保测量误差≤±2℃；每半年校准控制器 PID 参数，避免因参数漂移导致控制精度下降；每年对执行元件进行通断测试，检查触点磨损情况，提前更换老化元件。

优化系统设计：对关键传感器（如出口温度传感器）采用 “一用一备” 冗余设计，若主传感器故障，备用传感器可立即切换，避免停机；在控制器程序中增加 “故障自诊断” 功能，如检测到功率与温度不匹配时，自动发出报警并降低功率，防止设备损坏。

结语

脱硝电加热器加热效率下降的背后，加热管结垢与温控系统故障是两类核心的诱因，但其故障机理、表现特征及解决方式截然不同 —— 结垢是 “传热路径受阻” 的渐进性问题，需通过源头控制和定期清理预防；温控系统故障是 “控制逻辑失效” 的突发性问题，需依靠分层排查和定期校准解决。在实际运维中，工作人员需结合 “故障突发性”“温度 - 功率关联度”“报警信号” 等关键信息初步判断，再通过现场检测验证结论，避免盲目维修。只有精准定位问题、采取针对性措施，才能保障脱硝电加热器的加热效率，为脱硝系统稳定运行、实现氮氧化物达标排放提供可靠支撑。