杜鵬

內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古 托克托 010206

一、設(shè)備規(guī)范

空氣預(yù)熱器是一種用于提高鍋爐的熱交換性能、降低能量消耗的設(shè)備。一般來說，鍋爐空氣預(yù)熱器可分為管式、回轉(zhuǎn)式和板式三種，目前較常采用的是回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器。鍋爐空氣預(yù)熱器往往容易發(fā)生積灰堵塞問題，會(huì)對(duì)鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行造成威脅。

本文以某工程項(xiàng)目中的II3型鍋爐為例。該鍋爐于2015年投入生產(chǎn)，2016年冬季出現(xiàn)輕微堵塞，2017年出現(xiàn)了多次積灰堵塞問題，嚴(yán)重影響了鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。空氣預(yù)熱器為1600型，含硫量在1.5%以上，在投入使用后，能將進(jìn)口風(fēng)溫從0℃直接升高到20℃。暖風(fēng)器設(shè)備的管徑為ф530×3mm，風(fēng)溫為340℃，空氣預(yù)熱器進(jìn)口風(fēng)溫為20℃[1]。

二、積灰堵塞原因分析

1.煤質(zhì)影響因素

燃用含硫量較高的煤種時(shí)，空氣預(yù)熱器會(huì)發(fā)生不同程度的沾污。在600MW鍋爐空氣預(yù)熱器應(yīng)用過程中，鍋爐燃燒產(chǎn)生的煤灰具有嚴(yán)重的沾污性，其灰分整體粘附性較強(qiáng)。煤粉的細(xì)度為2%至4%，飛灰的粒徑較小，整體黏附性也較強(qiáng)。除此之外，整體應(yīng)用煤的折算硫分含量較高，且水分也較大，煙氣的硫酸露點(diǎn)溫度在不斷升高，這就必然會(huì)增加積灰堵塞出現(xiàn)的概率。

通常，若是煤的折算硫分在0.2%以上，則屬于高硫分煤。在空氣預(yù)熱器堵塞的過程中，煤因發(fā)熱量降低，平均折算硫分是設(shè)計(jì)數(shù)值的2倍以上。此外，硫酸露點(diǎn)的實(shí)際溫度參數(shù)和煤折算硫分成正比，在出現(xiàn)堵塞問題后，溫度也會(huì)隨之上升[2]。正是因?yàn)槭艿搅蛩釢舛忍岣咭约奥饵c(diǎn)溫度升高的雙重因素影響，空氣預(yù)熱器的金屬元件會(huì)相繼出現(xiàn)腐蝕，這也會(huì)增加積灰堵塞的概率。

2.蒸汽吹灰壓力

原控制蒸汽吹灰器提升閥的實(shí)際壓力約為0.6MPa，但若是空氣預(yù)熱器的壓差增加，則會(huì)造成靜壓差效果不佳的問題，從而制約整體疏通效果，也會(huì)造成設(shè)備運(yùn)行異常。

3.傳熱元件壁面溫度

與煙氣接觸的空氣預(yù)熱器的金屬元件壁溫若高于露點(diǎn)溫度，則低溫腐蝕導(dǎo)致的空氣預(yù)熱器堵灰一般不可能發(fā)生，否則反之。在對(duì)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器進(jìn)行分析時(shí)，也要對(duì)傳熱元件的壁溫進(jìn)行判定，合理分析近似數(shù)值。也就是說，隨著機(jī)組負(fù)荷降低，排煙溫度下降，尤其是在冬季溫度較低的環(huán)境下，排煙溫度和空氣預(yù)熱器進(jìn)口風(fēng)溫隨之下降，這會(huì)導(dǎo)致整個(gè)空氣預(yù)熱器金屬壁出現(xiàn)溫度驟降的問題。另外，在鍋爐設(shè)計(jì)體系中，利用暖風(fēng)器可提升空氣預(yù)熱器的進(jìn)口風(fēng)溫，保證傳熱元件的壁溫，維護(hù)綜合溫度。

4.風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)口風(fēng)溫

在對(duì)600MW鍋爐空氣預(yù)熱器進(jìn)行分析時(shí)，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)口風(fēng)溫一般會(huì)控制在0℃，暖風(fēng)器內(nèi)混合后的空氣預(yù)熱器進(jìn)口風(fēng)溫則設(shè)定為20℃。因此，在冬季開啟熱風(fēng)處理，整體負(fù)荷在600MW以下，在負(fù)荷數(shù)值降低后，差距也會(huì)隨之增大，暖風(fēng)器風(fēng)量不足，使得整體加熱能力也會(huì)受到影響[3]。

5.脫硝后造成氨逃逸因素

脫硝氨逃逸造成的NH4HSO4黏附在冷端壁面也是空氣預(yù)熱器堵塞的主要原因之一。一方面，由于煙氣量測(cè)量不準(zhǔn)，造成原煙氣NOx總量不準(zhǔn)，導(dǎo)致噴氨量過大。另一方面，因?yàn)闄C(jī)組投運(yùn)時(shí)間增加，催化劑活性下降，當(dāng)設(shè)備低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，催化劑活性降低，脫硝效率下降，使得煙氣流場分布、噴氨量、NOx濃度分布不均等原因，導(dǎo)致氨逃逸不均勻。

三、積灰堵塞防范策略

針對(duì)600MW鍋爐空氣預(yù)熱器積灰問題，設(shè)備管理部門要結(jié)合實(shí)際情況分析堵塞成因，并提出優(yōu)化策略，建立健全積灰堵塞防控機(jī)制，確保機(jī)組可以安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行。

1.暖風(fēng)器風(fēng)管移位

為了有效提升600MW鍋爐空氣預(yù)熱器積灰的處理效果，應(yīng)控制暖風(fēng)器風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)風(fēng)管管理效果的全面優(yōu)化。也就是說，技術(shù)部門要對(duì)暖風(fēng)器風(fēng)管展開系統(tǒng)化移位改造工作，在一定程度上提高風(fēng)量。

第一，通過移位改造試驗(yàn)后，當(dāng)負(fù)荷達(dá)到300MW后，整體環(huán)境溫度5℃，全開暖風(fēng)器裝置門，以保證空氣預(yù)熱器進(jìn)口風(fēng)溫能有效滿足設(shè)計(jì)參數(shù)。在冬季進(jìn)行設(shè)備應(yīng)用管理時(shí)，技術(shù)部門要對(duì)環(huán)境予以控制，當(dāng)溫度低于0℃，且整體負(fù)荷不足360MW時(shí)，需盡量減少總風(fēng)門擋板的面積，提升熱風(fēng)的風(fēng)量參數(shù)應(yīng)用效果。與此同時(shí)，也要關(guān)小風(fēng)門擋板，確保試驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)用效果實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，提升前后風(fēng)壓差，一定程度上調(diào)整空氣預(yù)熱器進(jìn)口的實(shí)際風(fēng)溫參數(shù)[4]。

第二，相關(guān)人員要對(duì)冷端綜合溫度進(jìn)行控制，優(yōu)化觀察機(jī)制和探索性試驗(yàn)體系，結(jié)合機(jī)組負(fù)荷參數(shù)確定具體的入爐煤含硫量。具體參數(shù)如下：（1）機(jī)組負(fù)荷在500MW以上，含硫量St,ar在1%以下的含量為145，含硫量St,ar在1%～2%的含量為148，含硫量St,ar在2%以上的含量為150，采取排煙溫度的三點(diǎn)平均值。（2）機(jī)組負(fù)荷在400MW～500MW，含硫量 St,ar在1%以下的含量為145，含硫量St,ar在1%～2%的含量為148，含硫量St,ar在2%以上的含量為150，采取排煙溫度的二點(diǎn)低的排煙溫度平均值。（3）機(jī)組負(fù)荷在400MW以下，含硫量在1%以下的含量為148，含硫量St,ar在1%～2%的含量為150，含硫量St,ar在2%以上的含量為152，采取最低點(diǎn)排煙溫度數(shù)值[5]。

第三，要結(jié)合實(shí)際需求完成搜索性試驗(yàn)機(jī)制，制訂正常的空氣預(yù)熱器前后壓差控制數(shù)值。尤其是在壓差數(shù)值高于控制數(shù)值后，會(huì)出現(xiàn)不同程度上的積灰，此時(shí)需借助冷端空氣預(yù)熱器完成壓力管理，將壓力參數(shù)控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，對(duì)空氣預(yù)熱器冷端連續(xù)吹灰，直到其前后壓差達(dá)到正常值，然后才能進(jìn)行常規(guī)化吹灰蒸汽壓力運(yùn)行。

2.建立預(yù)警機(jī)制

為了有效提升600MW鍋爐空氣預(yù)熱器積灰防控效果，技術(shù)部門要結(jié)合實(shí)際需求建立含硫量預(yù)警機(jī)制，對(duì)體系中的入爐煤含硫量進(jìn)行判定分析，從根本上解決冬季設(shè)備應(yīng)用負(fù)荷運(yùn)行問題，確保能集中解決空氣預(yù)熱器積灰堵塞問題[6]。

四、結(jié)語

600MW鍋爐空氣預(yù)熱器在使用過程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生積灰堵塞的問題，對(duì)此，技術(shù)部門要積極整合相關(guān)參數(shù)，完善具體流程，針對(duì)實(shí)際問題提出相應(yīng)的防范策略。要合理管控進(jìn)口風(fēng)溫，建立具體的預(yù)警機(jī)制，避免積灰問題對(duì)設(shè)備正常運(yùn)行造成影響。