王天偉,郭雪濤,季廣輝,袁立強(qiáng),李國(guó)新,吳昌松,李宗耀

(神華河北國(guó)華定州發(fā)電有限責(zé)任公司,河北 保定 073000)

回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器堵塞原因分析及在線解決方法

王天偉,郭雪濤,季廣輝,袁立強(qiáng),李國(guó)新,吳昌松,李宗耀

(神華河北國(guó)華定州發(fā)電有限責(zé)任公司,河北 保定 073000)

針對(duì)電廠空氣預(yù)熱器普遍存在堵灰現(xiàn)象,分析空氣預(yù)熱器堵塞的原因,以及預(yù)防空氣預(yù)熱器堵灰的措施,從可行性分析、試驗(yàn)性應(yīng)用等方面介紹神華河北國(guó)華定州發(fā)電有限責(zé)任公司在線解決空氣預(yù)熱器堵塞的方法,認(rèn)為該方法可以使引風(fēng)機(jī)在相同負(fù)荷下的耗電量明顯降低,降耗效果明顯。

空氣預(yù)熱器;堵塞;脫硝;低溫腐蝕;在線沖洗

回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器(簡(jiǎn)稱“空預(yù)器”)的低溫腐蝕和堵灰現(xiàn)象是電廠普遍存在的問(wèn)題。盡管各電廠在鍋爐設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行中都已充分考慮并采取了防止低溫腐蝕和堵灰的措施,但實(shí)際運(yùn)行中仍然存在空預(yù)器堵灰問(wèn)題。隨著國(guó)家環(huán)保要求日益嚴(yán)峻,SCR脫硝工程在全國(guó)各大電力企業(yè)紛紛登上改造日程,SCR脫硝裝置的投入,隨之帶來(lái)的空預(yù)器蓄熱元件堵塞情況頻頻發(fā)生,特別是機(jī)組低負(fù)荷期間氨逃逸率的增高和高硫份煤的燃燒,當(dāng)煙氣中的SO3的濃度大于逃逸出NH3濃度時(shí)生產(chǎn)熔融的液態(tài)硫酸氫氨,導(dǎo)致空預(yù)器堵塞周期明顯縮短。

1 空預(yù)器堵塞原因分析

1.1 空預(yù)器積灰

煤中的硫燃燒生成SO2,SO2在催化劑(積灰中的Fe2O3)的作用下進(jìn)一步氧化生成SO3,其與煙氣中的水蒸汽生成硫酸蒸汽,硫酸蒸汽的存在使煙氣的露點(diǎn)顯著升高,當(dāng)燃料中含硫量越高、過(guò)剩空氣系數(shù)越大,煙氣中SO3含量越高,露點(diǎn)越高。由于空預(yù)器中空氣的溫度較低,煙氣溫度不高,壁溫常低于煙氣露點(diǎn),這樣硫酸蒸汽就會(huì)凝結(jié)在空預(yù)器受熱面上,煙氣中的灰、沙粒便容易粘在空預(yù)器的受熱面上形成積灰,進(jìn)一步發(fā)展就會(huì)造成空預(yù)器堵灰[1]。

1.2 脫硝系統(tǒng)(SCR)對(duì)空預(yù)器的影響

隨著國(guó)家環(huán)保要求日益嚴(yán)峻,SCR脫硝工程全國(guó)各大電力企業(yè)紛紛登上改造日程,SCR脫硝裝置的投入,隨之帶來(lái)的空預(yù)器蓄熱元件堵塞情況頻頻發(fā)生,空預(yù)器堵塞周期明顯縮短,特別是機(jī)組低負(fù)荷期間氨逃逸率的增高和高硫份煤的燃燒,當(dāng)煙氣中的SO3的濃度大于逃逸出NH3濃度時(shí),即會(huì)生產(chǎn)NH4HSO4(ABS):

NH4HSO3是一種高粘性液態(tài)物質(zhì),其熔點(diǎn)為147℃,而空預(yù)器的排煙溫度為120～140℃,所以NH4HSO4在空預(yù)器低溫段呈熔融狀態(tài),而液相NH4HSO4具有很強(qiáng)的腐蝕性和粘性,對(duì)空預(yù)器冷端蓄熱元件產(chǎn)生腐蝕的同時(shí),還會(huì)吸附煙氣中的飛灰粘附在蓄熱元件表面,造成空預(yù)器堵塞(見(jiàn)圖1)。除了空預(yù)器流通阻力大幅增加外,積灰中NH4HSO4具有很強(qiáng)的吸潮性,在空預(yù)器低溫段會(huì)吸附大量的水蒸汽和硫酸,在蓄熱元件的表面形成酸洗環(huán)境,對(duì)空預(yù)器造成嚴(yán)重的腐蝕,從而形成惡性循環(huán),加劇空預(yù)器的堵塞情況?？疹A(yù)器是煙氣與一、二次風(fēng)的換熱元件,即煙、風(fēng)的共同通道,一旦空預(yù)器蓄熱元件發(fā)生堵塞,輕則加大空預(yù)器的漏風(fēng)率,增加引、送、一次風(fēng)機(jī)的電耗;重則堵塞風(fēng)道,擾動(dòng)爐膛負(fù)壓及燃燒工況,威脅機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖1 空預(yù)器冷端蓄熱元件鐘乳狀積灰

1.3 暖風(fēng)器對(duì)空預(yù)器堵灰的影響

火電廠燃料燃燒后的煙氣流至尾部煙道時(shí),其溫度可能會(huì)低于露點(diǎn)溫度,這便在鍋爐尾部受熱面和除塵器處形成積灰和腐蝕。積灰和腐蝕嚴(yán)重威脅鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)和正常運(yùn)行,目前,預(yù)防的有效措施之一是采用暖風(fēng)器。北方地區(qū)冬季投運(yùn)暖風(fēng)器,利用抽汽加熱提高一、二次風(fēng)供風(fēng)溫度,避免空預(yù)器壁溫嚴(yán)重低于煙氣露點(diǎn),導(dǎo)致大量的硫酸蒸汽凝結(jié)現(xiàn)象的發(fā)生,造成空預(yù)器堵灰[2]。

1.4 漏風(fēng)率對(duì)空預(yù)器堵灰的影響

空預(yù)器漏風(fēng)是不可避免的,但漏風(fēng)量可通過(guò)對(duì)密封間隙的調(diào)整使其降低到最低限值。漏風(fēng)率降低,可使鍋爐排煙溫度上升,控制硫酸蒸汽在空預(yù)器冷端蓄熱元件的凝結(jié),減少飛灰吸附,減緩空預(yù)器冷端堵灰[3]。

2 預(yù)防空預(yù)器堵灰措施

a.調(diào)節(jié)燃燒,降低空氣過(guò)量系數(shù),減少SO3的生產(chǎn);燃料供給方面盡量使用硫份更低的煤種。

b.加強(qiáng)鍋爐暖風(fēng)器的維護(hù)檢查發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理,杜絕因暖風(fēng)器泄漏造成暖風(fēng)器停運(yùn),特別是在寒冷的冬季,要確保暖風(fēng)器的正常投運(yùn),避免空預(yù)器壁溫嚴(yán)重低于煙氣露點(diǎn),導(dǎo)致大量的硫酸蒸汽凝結(jié)現(xiàn)象的發(fā)生,造成空預(yù)器堵灰[4]。

c.加強(qiáng)、規(guī)范空預(yù)器吹灰。

d.降低空預(yù)器漏風(fēng),提高排煙溫度。減少空預(yù)器積灰,避免堵灰故障的發(fā)生,卻增加了排煙熱損失,降低鍋爐的經(jīng)濟(jì)性,需要在運(yùn)行中不斷分析、調(diào)整、總結(jié)經(jīng)驗(yàn),以尋求最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)。

e.繼續(xù)優(yōu)化脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行控制,排放不超標(biāo)情況下,控制氨逃逸[5]。

f.更換搪瓷蓄熱元件,降低積灰在元件表面的附著力,便于吹掃。

3 在線解決空預(yù)器堵塞的方法

神華河北國(guó)華定州發(fā)電有限責(zé)任公司3號(hào)機(jī)組采用上海鍋爐廠生產(chǎn)的2300SMRC型三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)容克式空預(yù)器,風(fēng)煙系統(tǒng)附帶脫硝裝置。空預(yù)器轉(zhuǎn)子直徑?14 236 mm,換熱元件熱端厚度1 400 mm,冷端厚度1 000 mm,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速0.99 r/min。

2014年3月,發(fā)現(xiàn)爐膛負(fù)壓波動(dòng),3號(hào)鍋爐空預(yù)器一次風(fēng)側(cè)壓差值最高4 k Pa,爐膛負(fù)壓波動(dòng)頻率與空預(yù)器轉(zhuǎn)速一致,判斷為空預(yù)器蓄熱元件發(fā)生堵塞。為避免停機(jī)的經(jīng)濟(jì)損失,技術(shù)人員著手研究空預(yù)器在線沖洗的可行性。

空預(yù)器在線沖洗顧名思義,是相對(duì)離線沖洗而言,在不停運(yùn)設(shè)備的情況下實(shí)施空預(yù)器沖洗作業(yè)。若在線沖洗實(shí)施成功,則不再需要停機(jī)進(jìn)行空預(yù)器離線沖洗,具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

3.1 可行性分析

根據(jù)附帶SCR空預(yù)器脫硝裝置機(jī)組的使用說(shuō)明進(jìn)行分析,其配備一套在線高壓水清洗裝置,只是在使用過(guò)程中壓力不足,達(dá)不到?jīng)_洗的要求,所以在線實(shí)施水沖洗可行,但需要核實(shí)懸軌在線高壓水清洗技術(shù)實(shí)施時(shí),空預(yù)器冷端煙氣側(cè)開(kāi)孔對(duì)系統(tǒng)的影響。針對(duì)這一狀況,進(jìn)行充分調(diào)研,論證了懸軌沖洗技術(shù)的可行性,實(shí)施過(guò)程中,開(kāi)孔對(duì)系統(tǒng)基本無(wú)影響,排煙溫度基本無(wú)影響,只是在機(jī)組負(fù)荷較低的情況下,需要保證排煙溫度高于120℃,消除對(duì)電除塵的危害。

3.2 試驗(yàn)性應(yīng)用

3.2.1 考慮的因素

空預(yù)器在線沖洗首先要考慮的因素:

a.水量、水壓的控制;

b.排污問(wèn)題;

c.排煙溫度對(duì)電除塵工作效率的影響;

d.冷水沖洗對(duì)蓄熱元件材質(zhì)冷粹及轉(zhuǎn)子變形的影響;

e.高壓水槍的支撐和推進(jìn)問(wèn)題。

3.2.2 保障措施

為保障項(xiàng)目實(shí)施的安全性,相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員充分論證了可行性,并制定了保障措施:

a.沖洗時(shí)停止鍋爐吹灰,以保證較高的排煙溫度。

b.退出A側(cè)空預(yù)器扇形板自動(dòng)調(diào)整,A側(cè)空預(yù)器吹灰暫停。

c.將A、B側(cè)引風(fēng)機(jī)增加出力偏置-3 A,即A側(cè)引風(fēng)機(jī)出力略小于B側(cè)引風(fēng)機(jī)。

d.根據(jù)爐膛壓力適當(dāng)增加機(jī)組負(fù)荷,保持31空預(yù)器排煙溫度超過(guò)120℃。

e.檢查空預(yù)器電流正常,方可開(kāi)始進(jìn)行空預(yù)器在線沖洗。

f.A側(cè)空預(yù)器電流,出口煙溫、出口一、二次風(fēng)溫作為日常監(jiān)視曲線專人監(jiān)視,值班員專人監(jiān)視3號(hào)鍋爐電除塵進(jìn)口煙溫。如空預(yù)器電流大于40 A,空預(yù)器排煙溫度小于120℃,空預(yù)器出口一、二次風(fēng)溫小于230℃;沖洗側(cè)電除塵入口煙溫小于115℃,應(yīng)立即匯報(bào)值長(zhǎng)停止空預(yù)器在線沖洗。

g.灰控值班員應(yīng)每小時(shí)檢查鍋爐一電場(chǎng)灰斗灰位和就地倉(cāng)泵裝灰情況,發(fā)現(xiàn)灰斗灰位上升或倉(cāng)泵裝不到灰及時(shí)匯報(bào),防止水滴落入灰斗結(jié)塊堵塞灰斗。

h.A側(cè)空預(yù)器沖洗過(guò)程中,加強(qiáng)送、引、一次風(fēng)機(jī)巡檢,運(yùn)行中做好輔機(jī)跳閘的事故預(yù)想,發(fā)生輔機(jī)跳閘,應(yīng)立即通知檢修停止空預(yù)器沖洗,按照輔機(jī)跳閘應(yīng)急處理預(yù)案進(jìn)行處理。

j.沖洗水壓力50 MPa,沖洗水量控制在100 L/min以下。

3.2.3 沖洗作業(yè)實(shí)施

a.空預(yù)器煙氣側(cè)冷端殼體開(kāi)孔200 mm×400 mm。

b.制作沖洗水車(chē)及導(dǎo)軌,將導(dǎo)軌利用空預(yù)器殼體外部支點(diǎn),將沖洗軌道懸空推入至空預(yù)器內(nèi)部,安裝沖洗水車(chē)及高壓槍頭,并將軌道固定,防止在空預(yù)器內(nèi)部發(fā)生傾翻,卡澀空預(yù)器轉(zhuǎn)子。

c.使用離線水沖洗使用的高壓沖洗車(chē)作為水源,最終將水壓設(shè)置在50 MPa,待沖洗裝置安裝完成后連接高壓水管。

d.軌道架設(shè)完畢后,由空預(yù)器中心處逐步往外進(jìn)行沖洗,沖洗時(shí)要根據(jù)空預(yù)器轉(zhuǎn)速和高壓水槍的穿透力來(lái)控制沖洗時(shí)間和沖洗車(chē)?yán)瓌?dòng)距離,沖洗時(shí)由里向外退每次5 cm,最內(nèi)側(cè)點(diǎn)停留時(shí)間初始為10 min,每外退10次,增加5 min沖洗時(shí)間,并觀察沖洗后壓差變化,逐漸調(diào)整各部的沖洗時(shí)間。

e.經(jīng)常檢查沖洗水的疏水系統(tǒng)是否暢通。

3.2.4 試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果

a.A側(cè)空預(yù)器單側(cè)沖洗完畢后,一次風(fēng)側(cè)壓差值穩(wěn)定在0.8 k Pa,較沖洗前有明顯改觀。

b.沖洗前預(yù)想除灰效果明顯的情況下,大量的堵灰落下,會(huì)導(dǎo)致空預(yù)器煙氣側(cè)灰斗排灰不暢,需要將空預(yù)器下灰斗事先清理。灰斗排污管彎頭處加接沖洗水管很好地解決了這一問(wèn)題,實(shí)施沖洗后,大部分堵灰隨煙氣進(jìn)入電除塵器被除掉。

c.空預(yù)器在接受沖洗過(guò)程中,出口煙溫會(huì)出現(xiàn)較大的波動(dòng),這是沖洗水蒸發(fā)吸熱后形成的低溫?zé)煔鈳Р粫r(shí)流經(jīng)空預(yù)轉(zhuǎn)子下方煙溫測(cè)點(diǎn)時(shí)造成的虛假波動(dòng),此時(shí)應(yīng)關(guān)注空預(yù)器一、二次風(fēng)出口風(fēng)溫及電除塵入口煙溫,只要參數(shù)波動(dòng)在允許范圍內(nèi)即可。

d.負(fù)荷較低時(shí)停止水沖洗,此時(shí)煙氣流量較低,沖洗水流量恒定,如果繼續(xù)沖洗可能會(huì)導(dǎo)致電除塵煙溫下降,降低除塵效果。

e.空預(yù)器運(yùn)行平穩(wěn),說(shuō)明轉(zhuǎn)子未出現(xiàn)過(guò)量變形,換熱片及表面搪瓷運(yùn)行中無(wú)法檢查,待機(jī)組停運(yùn)后檢查。

4 結(jié)論及分析

a.經(jīng)過(guò)在線沖洗試驗(yàn)得出結(jié)論:與空預(yù)器離線沖洗一樣,在線沖洗可以使引風(fēng)機(jī)在相同負(fù)荷下的耗電量明顯降低,尤其是在機(jī)組負(fù)荷較高的情況下,與在線沖洗空預(yù)器前比較,單臺(tái)引風(fēng)機(jī)最大的電流降幅約為10 A左右,降耗效果明顯。

b.通過(guò)此次試驗(yàn)證明,雙側(cè)空預(yù)器在線進(jìn)行高壓水沖洗是完全可行的,可以在不影響機(jī)組正常負(fù)荷的情況下有效的降低空預(yù)兩側(cè)的差壓,延長(zhǎng)空預(yù)器停機(jī)沖洗的周期。

c.高壓力的水沖洗對(duì)空預(yù)器堵灰的現(xiàn)象有緩解的作用。成熔融狀態(tài)下的NH4HSO4容易沖洗,高壓水進(jìn)入空預(yù)器是一個(gè)吸熱沸騰并劇烈膨脹的過(guò)程,能在換熱元件間隙產(chǎn)生很大的壓力,能有效的疏松堵灰,而吹灰蒸汽只能能吹走較為疏松的浮灰。

d.沖洗試驗(yàn)過(guò)后,還發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題:空預(yù)器在線沖洗條件下落灰較多,原有灰斗配置的灰水管無(wú)法將積灰順利排出,大量的積灰可能阻塞出口煙道,需要對(duì)原有灰斗進(jìn)行改造以適應(yīng)落灰的需要。負(fù)荷較低時(shí),空預(yù)器煙氣出口溫度較低,使用水沖洗會(huì)進(jìn)一步降低進(jìn)入電除塵器的煙溫,除塵器灰斗存在更大的堵灰風(fēng)險(xiǎn)。

[1] 王 鑫,陳 城,李富寶,等.SCR脫硝工藝空氣預(yù)熱器堵塞對(duì)策分析[J].吉林電力,2012,40(6):.

[2] 盧順新,戴 榮,楊義軍,等.600 MW鍋爐空預(yù)器積灰堵塞原因分析及防范[J].湖南電力,2012,32(2):

[3] 鐘禮金,宋玉寶.鍋爐SCR煙氣脫硝空氣預(yù)熱器堵塞原因及其解決措施[J].熱力發(fā)電,2012,41(08):

[4] 王智勇,王樹(shù)植,王金峰.空氣預(yù)熱器堵塞原因及清洗方法[J].管道技術(shù)與設(shè)備,2008,(1)

[5] 雷會(huì)斌.燃煤機(jī)組采用SCR脫硝技術(shù)對(duì)鍋爐空預(yù)器的影響[J].能源研究與利用,2012,(6)

本文責(zé)任編輯:齊勝濤

Cause Analysis and Online Solving Method on Rotary Air Preheater Blockage

Wang Tianwei,Guo Xuetao,Ji Guanghui,Yuan Liqiang,Li Guoxin,Wu Changsong,Li Zongyao
(1.Shenhua Hebei Guohua Dingzhou Power Co.,Ltd,Baoding 073000,China)

Aiming at the power plant air preheater widespread clog ging phenomenon,a serious threat to the safe and stable operation of the unit,hazard analysis and clogging blockage air preheater,and air preheater fouling prevention measures,from the feasibility analysis,the test application is described in terms of God Hua River North China Dingzhou power generation limited liability company online the solution is blocked pre empty,that the method can make the fan power consumption under the same load decreased,obvious energy saving effect.

air preheater;blockage;denitration;low temperature corrosion;online flushing

TM621

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王天偉(1973-),男,工程師,主要從事火力發(fā)電廠生產(chǎn)管理工作。