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        600 MW鍋爐空預(yù)器積灰堵塞原因分析及防范

        2012-11-20 03:08:16盧順新戴榮楊義軍鄒自敏
        湖南電力 2012年2期
        關(guān)鍵詞:風(fēng)溫冷端預(yù)器

        盧順新,戴榮,楊義軍,鄒自敏

        (大唐華銀金竹山火力發(fā)電分公司,湖南冷水江417503)

        某廠一期工程2臺(tái)DG2030/17.6-Ⅱ3型鍋爐配2臺(tái)某公司生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)再生式三分倉空氣預(yù)熱器,分別于2006年4月和8月投產(chǎn)。2007年冬季,空氣預(yù)熱器曾發(fā)生過輕微堵塞,2008年冬季,又發(fā)生多次積灰堵塞,嚴(yán)重影響鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。

        1 空預(yù)器設(shè)備規(guī)范〔1〕

        空預(yù)器為32VN(T)1600型,設(shè)計(jì)煤含硫量小于1.5%,冷端綜合溫度不低于148℃,設(shè)計(jì)有熱風(fēng)再循環(huán)。投用再循環(huán)后可將風(fēng)溫從0℃升高到20℃,BMCR工況熱風(fēng)再循環(huán)的設(shè)計(jì)參數(shù)如表1〔2〕。

        表1 再循環(huán)的設(shè)計(jì)參數(shù)

        冷水江地區(qū)冬季最低實(shí)際環(huán)境溫度為-3~-4℃,因此實(shí)際冷風(fēng)溫度比設(shè)計(jì)值要低。

        2 空預(yù)器冬季積灰堵塞原因分析

        2.1 煤質(zhì)因素

        2.1.1 鍋爐燃用煤灰中含易沾污成分偏高:設(shè)計(jì)煤Na2O=1.86%,K2O=1.0%,屬于中等沾污煤,但實(shí)際燃用煤的Na2O+K2O曾達(dá)到4.2%左右,灰分粘附性較強(qiáng)。

        2.1.2 煤粉細(xì)度R90=2%~4%,飛灰粒徑小,飛灰粘附性增強(qiáng)。

        2.1.3 煤的折算硫分含量高:煤中含硫量高,水分高,煙氣的硫酸露點(diǎn)溫度隨之提高,會(huì)加劇空預(yù)器腐蝕積灰。2008年1-2月份#2爐發(fā)生空預(yù)器堵塞期間入爐煤參數(shù)指標(biāo)如表2所示:

        表2 空預(yù)器堵塞期間入爐煤參數(shù)

        一般而言,當(dāng)煤的折算硫分Ss>0.2%,屬于高硫分煤范疇??疹A(yù)器堵塞期間煤因發(fā)熱量降低,平均折算硫分是設(shè)計(jì)值的2倍。據(jù)有關(guān)資料介紹〔2〕,硫露點(diǎn)溫度與煤折算硫分的立方根成正比,即露點(diǎn)溫度t1d=f(Ss1/3)。發(fā)生空預(yù)器堵塞期間,按煤的最大折算硫分達(dá)到0.37%時(shí)的露點(diǎn)溫度升高到90.1℃,比85℃的設(shè)計(jì)值高5℃。受硫酸濃度增加和露點(diǎn)溫度升高的雙重影響,在空預(yù)器冷端金屬元件發(fā)生腐蝕的同時(shí)加劇空預(yù)器沾灰堵塞。

        2.2 空預(yù)器蒸汽吹灰壓力:原控制蒸汽吹灰器提升閥后的壓力為0.6 MPa,但發(fā)現(xiàn)空預(yù)器壓差增加,即使長期投入蒸汽吹灰也不能降低壓差,說明吹灰器在此壓力工作對(duì)空預(yù)器積灰沒有疏通作用。

        2.3 預(yù)熱器金屬壁面溫度:與煙氣接觸的空預(yù)器金屬元件壁溫如高于露點(diǎn)溫度,則低溫腐蝕導(dǎo)致的空預(yù)器積灰堵塞一般不可能發(fā)生,否則反之。

        對(duì)于回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器,冷端空預(yù)器傳熱元件的壁溫tk可以由下式近似計(jì)算 (見文獻(xiàn)〔2〕):

        式中 tpy為排煙溫度 (℃);kkq為空預(yù)器進(jìn)口風(fēng)溫 (℃)。

        由上式可知,隨機(jī)組負(fù)荷降低,排煙溫度下降,冬季環(huán)境溫度低,排煙溫度和空預(yù)器進(jìn)口風(fēng)溫隨之降低,造成空預(yù)器金屬壁溫降低。鍋爐設(shè)計(jì)采用熱風(fēng)再循環(huán)來提高空氣預(yù)熱器的進(jìn)口風(fēng)溫,使傳熱元件的金屬壁溫高于煙氣露點(diǎn)溫度??疹A(yù)器廠家規(guī)定冷端綜合溫度:

        冷端綜合溫度=排煙溫度+空預(yù)器進(jìn)口風(fēng)溫≥148℃

        表3 空預(yù)器堵塞期間鍋爐有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

        分析表3數(shù)據(jù),發(fā)生空預(yù)器積灰堵塞期間,鍋爐負(fù)荷、排煙溫度、空預(yù)器進(jìn)口風(fēng)溫、環(huán)境溫度等均處于低值狀況下運(yùn)行。全開熱風(fēng)再循環(huán),空預(yù)器的平均冷端綜合溫度為126.7℃,最低115.9℃,與廠家規(guī)定的綜合溫度分別低28.1℃和21.3℃。需要指出的是,空預(yù)器的平均排煙溫度值并不代表空預(yù)器冷端的最低溫度水平,空預(yù)器受熱元件經(jīng)煙氣加熱后,首先被進(jìn)口的一次風(fēng)冷卻,然后再被二次風(fēng)冷卻,受熱元件離開二次風(fēng)道進(jìn)入煙道加熱時(shí)的溫度處于最低值,然后受熱元件被煙氣加熱逐漸升高。按空預(yù)器旋轉(zhuǎn)方向,轉(zhuǎn)子從風(fēng)道進(jìn)入煙道后,排煙溫度按先低后高規(guī)律分布,轉(zhuǎn)動(dòng)前后方向的煙氣溫度偏差隨負(fù)荷的升高而增加,低負(fù)荷低側(cè)溫度與平均排煙溫度相差16℃,高負(fù)荷約相差38℃,因此按最低側(cè)的排煙溫度計(jì)算,360 MW低負(fù)荷運(yùn)行期間的平均最低冷端綜合溫度為:

        空預(yù)器冷端元件的計(jì)算金屬壁溫為:

        因此,發(fā)生空預(yù)器堵塞期間,空預(yù)器的冷端綜合溫度和酸露點(diǎn)均具備低溫腐蝕和積灰堵塞的條件。

        2.4 風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的進(jìn)口風(fēng)溫偏高:根據(jù)熱風(fēng)再循環(huán)的熱力計(jì)算,風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)口月平均最低風(fēng)溫為0℃,熱風(fēng)再循環(huán)混合后的空預(yù)器進(jìn)口風(fēng)溫為20℃,2008年初的環(huán)境溫度最低值為-2.87℃,再循環(huán)全開后不同負(fù)荷工況下排煙溫度及空預(yù)器進(jìn)口風(fēng)溫等參數(shù)見表4。

        表4 不同負(fù)荷下排大煙溫度及空預(yù)器進(jìn)口風(fēng)溫℃

        分析表4數(shù)據(jù),冬季開啟熱風(fēng)再循環(huán)后,負(fù)荷低于533 MW時(shí),空預(yù)器的冷端綜合溫度已不能滿足≥148℃的要求。隨負(fù)荷降低,差距越大。鍋爐雖設(shè)置了熱風(fēng)再循環(huán),設(shè)計(jì)熱風(fēng)再循環(huán)門開啟后的溫升△t=20℃-0℃=20℃,但冬季實(shí)際熱風(fēng)再循環(huán)的溫升只有6.91℃-(-1.56℃)=8.47℃,無法達(dá)到冬季寒冷季節(jié)空預(yù)器冷端綜合溫度的要求。表明熱風(fēng)再循環(huán)風(fēng)量不足,熱風(fēng)再循環(huán)的加熱能力受到質(zhì)疑。需要通過試驗(yàn)予以查明原因。

        3 熱風(fēng)再循環(huán)風(fēng)量試驗(yàn)

        3.1 試驗(yàn)情況及數(shù)據(jù)分折

        3.1.1 熱風(fēng)再循環(huán)開度檢查試驗(yàn)

        通過試驗(yàn)查明再循環(huán)門可以全開,空預(yù)器進(jìn)口一次風(fēng)溫基本達(dá)到設(shè)計(jì)值,但二次風(fēng)再循環(huán)管道有堵塞現(xiàn)象,空預(yù)器進(jìn)口風(fēng)溫較設(shè)計(jì)值偏低較多。

        停爐后檢查,二次風(fēng)箱與再循環(huán)管的接口在夏季封堵后,沒有將孔徑恢復(fù),實(shí)際流通截面僅40%。

        3.1.2 二次熱風(fēng)再循環(huán)風(fēng)量測試

        恢復(fù)二次風(fēng)再循環(huán)管進(jìn)口面積后,不同負(fù)荷二次風(fēng)熱風(fēng)再循環(huán)量測試數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)值的比較見表5。

        表5 不同負(fù)荷下循環(huán)量與設(shè)計(jì)值比較

        負(fù)荷400 MW,全開二次熱風(fēng)再循環(huán)門,空預(yù)器進(jìn)風(fēng)溫度為15.68℃,冷端綜合溫度為136℃,低于設(shè)計(jì)值12℃。實(shí)際運(yùn)行時(shí),低負(fù)荷時(shí)二次總風(fēng)箱壓力一般維持0.56~0.8 kPa,再循環(huán)風(fēng)管前后壓差較小,再循環(huán)風(fēng)量降低,則冷端綜合溫度更低。

        3.1.3 一次風(fēng)熱風(fēng)再循環(huán)風(fēng)量測試

        經(jīng)測試,360 MW低負(fù)荷運(yùn)行時(shí),只要維持二次風(fēng)箱壓力不低于0.80 kPa,一次風(fēng)熱風(fēng)再循環(huán)風(fēng)量基本可以達(dá)到設(shè)計(jì)值。

        3.1.4 核算不同環(huán)境溫度對(duì)空預(yù)器進(jìn)口一次風(fēng)溫的影響

        假設(shè)不同負(fù)荷工況一次風(fēng)熱風(fēng)再循環(huán)風(fēng)量與試驗(yàn)數(shù)據(jù)相同,且認(rèn)為熱一次風(fēng)溫度環(huán)境溫度同步降低,依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過熱平衡核算環(huán)境溫度分別降低至5℃,1.5℃時(shí)空預(yù)器進(jìn)口一次風(fēng)溫變化如表6所示。

        核算數(shù)據(jù)表明:如冬季環(huán)境溫度低至1.5℃,再循環(huán)全開,空預(yù)器進(jìn)口一次風(fēng)溫會(huì)低于20℃。但因偏離程度不大,如果提高二次風(fēng)箱壓力,則空預(yù)器進(jìn)口一次風(fēng)溫勉強(qiáng)可以達(dá)到設(shè)計(jì)值。

        4 防治措施及效果

        4.1 二次熱風(fēng)再循環(huán)管移位改造

        基于二次熱風(fēng)再循環(huán)風(fēng)量明顯不足,而再循環(huán)風(fēng)量決定風(fēng)管前后壓差,因此將二次風(fēng)熱風(fēng)再循環(huán)管進(jìn)行移位改造,以提高再循環(huán)風(fēng)量,如圖1。

        表6 5℃,1.5℃時(shí)空預(yù)器進(jìn)口一次風(fēng)溫變化

        圖1 二次風(fēng)熱風(fēng)再循環(huán)管移位示意圖

        4.1.1 通過移位改造后試驗(yàn),當(dāng)負(fù)荷400 MW,環(huán)境溫度5℃,全開二次風(fēng)再循環(huán)門,空預(yù)器進(jìn)口二次風(fēng)溫可以達(dá)到20℃的設(shè)計(jì)值。當(dāng)冬季環(huán)境溫度低于0℃且負(fù)荷低于360 MW時(shí),則關(guān)小二次總風(fēng)門擋板,提高再循環(huán)風(fēng)管前后風(fēng)壓差,進(jìn)一步提高熱風(fēng)再循環(huán)風(fēng)量。進(jìn)行關(guān)小二次風(fēng)門擋板試驗(yàn)表明,在環(huán)境溫度3.8℃,關(guān)小二次總風(fēng)門至38%擋板,可提高再循環(huán)前后風(fēng)壓差0.3 kPa,提高空預(yù)器進(jìn)口風(fēng)溫7.2℃。

        4.1.2 控制冷端綜合溫度是防止空預(yù)器機(jī)會(huì)堵塞的重要舉措,通過運(yùn)行觀察和摸索性試驗(yàn),根據(jù)不同的機(jī)組負(fù)荷和入爐煤含硫量,制定不同的空預(yù)器冷端綜合溫度控制值,有關(guān)控制數(shù)據(jù)規(guī)定表7。

        4.1.3 通過摸索性試驗(yàn),制定正常的空預(yù)器前后壓差控制值,當(dāng)壓差值高于控制值時(shí)意味已經(jīng)出現(xiàn)積灰,此時(shí)將冷端空預(yù)器吹灰器壓力提高到適當(dāng)壓力,對(duì)空預(yù)器冷端連續(xù)吹灰,直至空預(yù)器前后壓差達(dá)到正常,然后再恢復(fù)常規(guī)的吹灰蒸汽壓力運(yùn)行。

        表7 不同負(fù)荷、含硫量的冷端綜合溫度控制值℃

        4.1.4 入爐煤配煤慘燒,嚴(yán)格控制入爐煤平均含硫量Sar≤1%,并建立含硫量的預(yù)警機(jī)制,當(dāng)含硫量升高時(shí)及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。

        4.2 采取上述防止空預(yù)器積灰堵塞措施,解決了冬季低負(fù)荷運(yùn)行期間空氣預(yù)器積灰堵塞的難題,其后3年再?zèng)]有發(fā)生空預(yù)器積灰堵塞導(dǎo)致的停爐。

        〔1〕豪頓華回轉(zhuǎn)再生式三分倉空氣預(yù)熱器出廠說明書〔S〕.

        〔2〕華東六省一市電機(jī)工程學(xué)會(huì).鍋爐設(shè)備及其系統(tǒng)第2版〔M〕.北京:中國電力出版社.

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