白學(xué)利,趙俊斌

(山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司,山西長治 046021)

0 引言

空氣預(yù)熱器是利用鍋爐尾部煙氣熱量來加熱燃燒所需空氣的一種熱交換裝置。由于它工作在煙氣溫度最低的區(qū)域,回收了煙氣熱量,降低了排煙溫度,因而提高了鍋爐效率。同時,燃燒室熱空氣溫度的提高,有利于燃燒著火和幫助燃燒,以減少燃料不完全燃燒損失。由于鍋爐燃用煤種與設(shè)計煤種硫分普遍偏高,多數(shù)空氣預(yù)熱器存在冷端腐蝕嚴(yán)重的問題。經(jīng)運行調(diào)整無效后,能治本的最好方法就是將其更換為耐腐蝕的冷端換熱元件。

1 設(shè)備概況

山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司一期2×300MW直接空冷機組安裝2臺武漢鍋爐廠制造的WGZ1045/17.5-1型亞臨界一次中間再熱自然循環(huán)汽包爐,鋼球磨煤機中儲式冷一次風(fēng)機,熱風(fēng)送粉,直流式燃燒器,四角布置,切圓燃燒,煙氣擋板調(diào)溫,平衡通風(fēng),三分倉容克式空氣預(yù)熱器,刮板式撈渣機,連續(xù)固態(tài)排渣,全鋼構(gòu)架,懸吊結(jié)構(gòu),鍋爐半露天島式布置。燃用山西長治地區(qū)貧煤。

設(shè)計煤種收到基全硫0.41%,但出于降低發(fā)電成本的考慮,在實際燃煤中,硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高,最高時為3%左右。燃煤屬于高水分、高灰分、高硫分燃料。

尾部煙道下方設(shè)置2臺容克式三分倉空氣預(yù)熱器,型號28.5VNT1760,轉(zhuǎn)子直徑為?10560mm,主軸垂直布置,煙氣和空氣以逆流方式換熱。旋轉(zhuǎn)方向為煙氣/二次風(fēng)/一次風(fēng)。電動機采用變頻器啟動,側(cè)向驅(qū)動。每臺空氣預(yù)熱器配置2臺吹灰器,采用過熱蒸汽作為吹灰系統(tǒng)汽源。

改造前換熱元件:

(1)熱端。波紋型號為2.78DU,厚0.5mm,深730mm,低碳鋼。

(2)中溫端。波紋型號為2.78DU,厚0.5mm,深730mm,低碳鋼。

(3)冷端。波紋型號為2.78DU,厚0.8mm,深300mm,等同考登鋼。

空氣預(yù)熱器設(shè)計壓降見表1。

表1 空氣預(yù)熱器設(shè)計壓降kPa

2 冷端腐蝕與堵灰

山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司一期2×300MW直接空冷機組分別于2004年9月11日和10月22日相繼投產(chǎn)。

運行1年后,空氣預(yù)熱器差壓逐漸增大,最大時達(dá)到2.2kPa。由于遠(yuǎn)高于設(shè)計差壓,造成風(fēng)煙道阻力嚴(yán)重增大,導(dǎo)致送引風(fēng)機頻繁失速。經(jīng)過提高冷端進(jìn)氣溫度,加強吹灰后,效果不明顯。停機經(jīng)高壓水清洗且運行1個月后,出現(xiàn)了差壓逐漸上升的老問題。經(jīng)多方考察和論證,決定更換冷端換熱元件,從根本上解決燃用高硫煤時空氣預(yù)熱器冷端腐蝕和嚴(yán)重堵灰的問題。

空氣預(yù)熱器檢修時發(fā)現(xiàn)有以下5個方面的問題:

(1)空氣預(yù)熱器冷端腐蝕、堵灰嚴(yán)重。受空氣預(yù)熱器吹灰影響較大,腐蝕面呈溝壑波浪狀,冷端蓄熱元件全部損壞報廢。

(2)空氣預(yù)熱器熱端蓄熱元件部分腐蝕損壞,堵灰較輕。

(3)空氣預(yù)熱器徑向密封磨損嚴(yán)重,漏風(fēng)較大。

(4)空氣預(yù)熱器大部分格倉變形。

(5)空氣預(yù)熱器中間段蓄熱元件下部堵灰。

3 改造方案

2008年4月21日,#1鍋爐轉(zhuǎn)入B級檢修,期間將空氣預(yù)熱器冷熱端蓄熱元件更換為河北郁宏搪瓷有限公司生產(chǎn)的蓄熱元件并更換了密封片,啟動前對空氣預(yù)熱器中間蓄熱段進(jìn)行了冷態(tài)沖洗,于2008年5月15日正式投入運行。新熱端和新冷端蓄熱元件技術(shù)參數(shù)見表2。

4 改造后分析

4.1 差壓分析

2008年#1鍋爐空氣預(yù)熱器差壓不同統(tǒng)計時間數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析見表3。

表2 新熱端和新冷端蓄熱元件技術(shù)參數(shù)

表3 #1鍋爐空氣預(yù)熱器差壓統(tǒng)計

續(xù)表

通過分析表3可知:

(1)2臺空氣預(yù)熱器更換蓄熱元件后,在不同運行時間段受到煤質(zhì)變化(灰分)、機組背壓(燃料量)、風(fēng)量的大小、入口風(fēng)溫?zé)煖氐纫蛩氐挠绊?差壓的大小受到了一定的影響,差壓從總體看呈明顯降低趨勢。

(2)2臺空氣預(yù)熱器更換蓄熱元件后,11空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)差壓為0.81kPa,12空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)為0.91kPa,控制在設(shè)計值(1090Pa)以內(nèi)。11空氣預(yù)熱器送風(fēng)側(cè)差壓較大(1.05kPa),大于設(shè)計值(891Pa);12空氣預(yù)熱器送風(fēng)側(cè)差壓(0.86kPa)接近設(shè)計值(891Pa)。11空氣預(yù)熱器一次風(fēng)側(cè)差壓為1.29kPa,12空氣預(yù)熱器一次風(fēng)側(cè)差壓為1.35kPa,遠(yuǎn)大于設(shè)計值(620Pa)。

(3)空氣預(yù)熱器改造后,差壓下降,引風(fēng)機、送風(fēng)機、一次風(fēng)機效率提高。同等電負(fù)荷和相同風(fēng)量下引風(fēng)機電流大幅下降,送風(fēng)機、一次風(fēng)機略降低,廠用電率降低。

(4)煙氣、送風(fēng)、一次風(fēng)量阻力下降,降低了送、引風(fēng)機失速的概率,滿足了機組長周期安全運行的需要。

(5)空氣預(yù)熱器改造后,在額定負(fù)荷下,根據(jù)空氣預(yù)熱器前、后氧量計算可知,空氣預(yù)熱器改造后的密封效果良好,11空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率由7.9%降至2.88%,12空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率由8.7%降至2.37%。

4.2 換熱情況分析

(1)2臺空氣預(yù)熱器更換蓄熱元件后,換熱效果分析受風(fēng)量大小、風(fēng)溫不同、機組背壓(燃料量多少)、入口煙溫、漏風(fēng)情況、空氣預(yù)熱器吹灰、火焰中心等諸多因素變化的影響,影響換熱效果的因素較復(fù)雜,故不能進(jìn)行準(zhǔn)確的評價。但從數(shù)據(jù)變化可知,煙溫降低,排煙溫度升高,換熱效果下降。2臺空氣預(yù)熱器排煙溫度大約升高10℃以上。

(2)空氣預(yù)熱器的換熱效果受風(fēng)溫和風(fēng)量的影響較大。

(3)換熱風(fēng)量分析。一次風(fēng)量的少量改變所占一次風(fēng)換熱比例份額大;二次風(fēng)的少量改變所占二次風(fēng)換熱比例份額小。一次風(fēng)少量改變所吸取的熱量較大,故一次風(fēng)溫和一次風(fēng)量的變化對空氣預(yù)熱器的換熱效果影響極大。

5 防止冷端腐蝕的措施

(1)按規(guī)定調(diào)整送風(fēng)量、溫度,防止煙氣氧量太大而增加煙氣硫酸濃度,降低一次風(fēng)壓、減少空氣預(yù)熱器漏風(fēng),減輕空氣預(yù)熱器低溫腐蝕現(xiàn)象。根據(jù)鍋爐主控信號,監(jiān)視調(diào)整送風(fēng)量,維持空氣預(yù)熱器前氧量符合規(guī)定。

(2)根據(jù)入爐煤質(zhì)含硫量,調(diào)整暖風(fēng)器汽量,控制空氣預(yù)熱器冷端金屬溫度(風(fēng)煙溫度和的平均值)不低于嚴(yán)重腐蝕溫度。

原煤中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與煙氣露點的對應(yīng)關(guān)系見表4;機組負(fù)荷變化時,必須根據(jù)空氣預(yù)熱器出口煙溫及時調(diào)整,具體見表5。

(3)鍋爐在燃油過程中(包括機組啟動)應(yīng)控制空氣預(yù)熱器入口風(fēng)溫在55℃以上。

表4 原煤中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與煙氣露點的對應(yīng)關(guān)系

表5 硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和冷端金屬溫度

(4)保證吹灰器的正常投運,合理安排鍋爐吹灰,加強吹灰前的疏水工作,在吹灰前均應(yīng)徹底疏水。

(5)停爐后及時檢查空氣預(yù)熱器內(nèi)部情況,修復(fù)受熱面,調(diào)整密封片,降低空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率。

6 結(jié)論

換熱原件搪瓷改造后適應(yīng)了煤種硫分的變化,有效地防止了冷端腐蝕,杜絕了空氣預(yù)熱器堵灰,保證了換熱效果和空氣預(yù)熱器差壓。