李東輝
(鄭州裕中能源有限責(zé)任公司,河南 鄭州 450000)
火力發(fā)電廠應(yīng)用的空氣預(yù)熱器主要指在鍋爐尾部煙道位置,煙氣通過(guò)散熱片進(jìn)入鍋爐前將空氣預(yù)熱到特定溫度的受熱面??諝忸A(yù)熱器可以切實(shí)提高鍋爐熱交換綜合水平,降低資源能耗的消耗率。也正因如此,空氣預(yù)熱器在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)大量接觸煙氣及煙氣攜帶出的熱量,堵灰問(wèn)題尤為嚴(yán)重,如何提高堵灰問(wèn)題應(yīng)對(duì)水平和吹灰清掃技術(shù)成為當(dāng)前眾多火力發(fā)電廠實(shí)現(xiàn)技術(shù)革新和工藝改進(jìn)的重點(diǎn)。
火力發(fā)電廠應(yīng)用的空氣預(yù)熱器在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,隨著運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行周期的增長(zhǎng),空預(yù)器會(huì)大量吸入煙氣,煙氣的溫度始終保持不變,但是,在排煙方面溫度會(huì)逐漸增大,偏差增多,因此需要在送風(fēng)環(huán)節(jié)增加偏置,以進(jìn)一步減少排煙溫度的偏差問(wèn)題。這種操作手段,如果空預(yù)器自身煙氣差壓水平不斷增高,會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)的電流量增多,出風(fēng)率不足,風(fēng)機(jī)出口位置壓力升高,進(jìn)而引發(fā)風(fēng)機(jī)失速等多種故障問(wèn)題。與此同時(shí),火力發(fā)電廠空預(yù)器在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中極容易出現(xiàn)積灰情況,煙氣中的塵埃、灰燼會(huì)出現(xiàn)冷凝,并與管壁硫酸物質(zhì)發(fā)生作用,進(jìn)而生成碳酸鈣基質(zhì)類(lèi)型的“水泥狀”物質(zhì),再加上空預(yù)器運(yùn)轉(zhuǎn)中如果應(yīng)用高壓水進(jìn)行吹灰那么混合水和積灰之后,灰燼的“水泥化”問(wèn)題更嚴(yán)重,甚至?xí)纬捎矇K,堵死管道,影響火力發(fā)電廠鍋爐的正常運(yùn)轉(zhuǎn)?;鹆Πl(fā)電廠空預(yù)器堵灰問(wèn)題主要與三氧化硫緊密聯(lián)系,當(dāng)鍋爐受熱面的溫度達(dá)到酸露點(diǎn)后,會(huì)在受熱面中凝結(jié)液態(tài)硫酸,進(jìn)而腐蝕金屬,黏結(jié)煙氣中的灰塵粒子,在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行下,此類(lèi)煙塵粒子和硫酸物質(zhì)會(huì)進(jìn)一步附著相對(duì)潮濕的空預(yù)器受熱面中,造成空預(yù)器煙氣管道的堵塞。
火力發(fā)電廠以煤炭作為主要燃料,但是,很多發(fā)電廠應(yīng)用的煤炭都是從與之鄰近的煤礦供應(yīng)點(diǎn)或洗煤廠提供的原煤,如果對(duì)煤炭種類(lèi)篩選不科學(xué),某一類(lèi)型煤炭燃煤過(guò)程中硫含量過(guò)高會(huì)進(jìn)一步影響鍋爐煙氣露點(diǎn),導(dǎo)致露點(diǎn)降低,繼而引發(fā)空氣預(yù)熱器冷端結(jié)露,提高了設(shè)備腐蝕效果。另外,如果此類(lèi)燃煤品種發(fā)熱量相對(duì)較低,難以提供標(biāo)準(zhǔn)熱值,那么也會(huì)進(jìn)一步造成燃煤量的增加和燃?xì)饬髁刻嵘?,最終導(dǎo)致空氣阻力增加,積灰問(wèn)題更加嚴(yán)重。鍋爐制粉系統(tǒng)是燃煤充分燃燒的重要基礎(chǔ)和前提,在鍋爐啟動(dòng)時(shí),可以采用多種點(diǎn)火方法,在此期間,啟動(dòng)磨煤機(jī),如果此時(shí)鍋爐爐膛內(nèi)溫度相對(duì)較低,那么煤粉燃燒會(huì)不充分,由于鍋爐過(guò)度啟動(dòng)而導(dǎo)致制粉系統(tǒng)運(yùn)行失當(dāng),各類(lèi)可燃物煙塵大幅增加,增加堵灰問(wèn)題的發(fā)生概率。
現(xiàn)如今,我國(guó)火力發(fā)電廠所應(yīng)用的空預(yù)器在吹灰系統(tǒng)方面已經(jīng)相對(duì)完善,但是吹灰系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中仍舊存在運(yùn)行不當(dāng)問(wèn)題。例如,空預(yù)器的吹灰介質(zhì)始終難以達(dá)到設(shè)計(jì)值,很多火力發(fā)電廠應(yīng)用的鍋爐在出廠應(yīng)用之前都需要進(jìn)行預(yù)設(shè)置,提前規(guī)劃吹灰閥門(mén)壓力值、蒸汽閥前溫度值等,如果在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中空預(yù)器的實(shí)際壓力值和溫度始終難以達(dá)到設(shè)計(jì)值或相關(guān)蒸汽壓力較低,也會(huì)導(dǎo)致空預(yù)器內(nèi)部煙氣積灰,難以有效推進(jìn)吹灰系統(tǒng)充分運(yùn)轉(zhuǎn)。雖然在設(shè)備運(yùn)行中可以手動(dòng)形式進(jìn)行調(diào)節(jié),但是難以真正達(dá)到預(yù)期要求,增加堵灰問(wèn)題。此外,吹灰系統(tǒng)蒸汽閥門(mén)密封不嚴(yán)也會(huì)造成設(shè)備運(yùn)行時(shí)水蒸氣顆粒進(jìn)入空預(yù)器內(nèi)部結(jié)構(gòu),造成堵灰。很多空預(yù)器在停爐后需要應(yīng)用高壓沖水進(jìn)行清灰處理,確保空預(yù)器的清洗干凈,如果在此期間沖洗不徹底也會(huì)導(dǎo)致原有污垢會(huì)大量殘留,下一次機(jī)械啟動(dòng)會(huì)增加灰塵的“水泥化”問(wèn)題,進(jìn)而增加沖洗清理的難度。
火力發(fā)電廠的空氣預(yù)熱器應(yīng)用的省煤器,如果在運(yùn)行過(guò)程中出口設(shè)計(jì)煙溫相對(duì)較低,而入口設(shè)計(jì)水溫過(guò)低,也會(huì)造成換熱管管壁溫度進(jìn)一步降低,煙氣中的三氧化硫大量冷凝,加速腐蝕效率,同時(shí)也增加了煙塵飛灰黏性,對(duì)換熱管造成積灰堵塞。另外,空預(yù)器的第一、二暖風(fēng)氣機(jī)容易發(fā)生堵塞問(wèn)題,例如,在春季時(shí)期火力發(fā)電廠外界環(huán)境相對(duì)干燥,甚至有很多楊樹(shù)、柳絮造成鍋爐設(shè)備暖風(fēng)器堵塞,空預(yù)器難以發(fā)揮其應(yīng)有的作用。如果在空預(yù)器設(shè)計(jì)中鍋爐總風(fēng)量過(guò)大,那么必然會(huì)增加鍋爐運(yùn)行中的煙氣流量,其間一旦鍋爐受熱面出現(xiàn)泄漏問(wèn)題,會(huì)進(jìn)一步引發(fā)機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的負(fù)荷變化,增大空預(yù)器積灰現(xiàn)象,直接影響設(shè)備運(yùn)行效率。
空預(yù)器空氣能脈沖在線清掃技術(shù),也可以理解為熱風(fēng)清掃技術(shù)。在應(yīng)用過(guò)程中,以熱風(fēng)形式提升硫酸氫銨的分解效率,結(jié)合硫酸氫銨易分解的特性,在空預(yù)器管道中增加空氣能脈沖,以熱風(fēng)形式進(jìn)行管道清洗,在空預(yù)器出口位置引出一次風(fēng)熱風(fēng),經(jīng)調(diào)節(jié)門(mén)流量調(diào)整后,從二次風(fēng)冷端引入在空預(yù)器冷端二次風(fēng)側(cè)位置,增加一塊隔離扇形板,此類(lèi)隔離扇形板能夠?qū)崿F(xiàn)與二次風(fēng)側(cè)和煙氣側(cè)之間的清洗。風(fēng)側(cè)倉(cāng)直接將一次風(fēng)引入風(fēng)艙內(nèi),通過(guò)一次風(fēng)和二次風(fēng)之間的壓力和轉(zhuǎn)換差,實(shí)現(xiàn)動(dòng)力循環(huán),此類(lèi)空氣能脈沖和熱風(fēng)吹掃形式,無(wú)須再額外增加風(fēng)機(jī)設(shè)備可以直接以空氣能進(jìn)行熱風(fēng)吹掃,始終實(shí)現(xiàn)由下而上的逆流吹掃,確??疹A(yù)器換熱元件的波紋板能夠清掃干凈,與此同時(shí),結(jié)合空氣能脈沖熱風(fēng)始終保持高溫狀態(tài),在清洗分艙內(nèi)提高溫度場(chǎng)的溫度,確保能夠加速液態(tài)硫酸氫銨的分解,讓其在高速空氣熱風(fēng)的吹掃下,波紋板上的飛灰進(jìn)行去除,實(shí)現(xiàn)24 小時(shí)不間斷在線吹掃,及時(shí)去除浮灰,避免發(fā)生火力發(fā)電廠空預(yù)器堵塞的問(wèn)題。
火力發(fā)電廠空預(yù)器的運(yùn)行旋轉(zhuǎn)方式為煙氣、二次風(fēng)、一次風(fēng)、煙氣的形式,因此,應(yīng)用空氣能脈沖在線清掃技術(shù)可以在一次風(fēng)和二次風(fēng)中間增加壓力差,將其作為循環(huán)動(dòng)力,并以空氣能脈沖形式進(jìn)行在線吹掃??諝忸A(yù)熱器冷端位置的二次風(fēng)一側(cè)需要新增隔離桁架和扇形板,形成清洗分倉(cāng);隨后在空預(yù)器出口一次風(fēng)管道上抽取熱風(fēng),從清洗分倉(cāng)內(nèi)形成有效的空氣能脈沖,提高熱風(fēng)吹掃速度和沖擊力在管道內(nèi)將熱風(fēng)引入清洗分倉(cāng);當(dāng)清洗分層溫度達(dá)到液態(tài)硫酸氫銨的分解溫度后,實(shí)現(xiàn)硫酸氫銨受熱分解。將空預(yù)器換熱元件波紋板上的粉塵、積灰及時(shí)去除。此類(lèi)技術(shù)實(shí)施形式能夠充分發(fā)揮空氣能脈沖熱風(fēng)清掃技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì),無(wú)須額外改造空預(yù)器的殼體、扇形板和煙風(fēng)道接口處設(shè)備,同時(shí),能夠提高空氣能脈沖的循環(huán)動(dòng)力,以一次風(fēng)和二次風(fēng)壓力差進(jìn)行循環(huán)吹掃應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更明顯。
從實(shí)際應(yīng)用的角度來(lái)看,以空預(yù)器旋轉(zhuǎn)方向?yàn)楹诵模凑諢煔?、二次風(fēng)、一次風(fēng)的順序,空預(yù)器換熱元件波紋板會(huì)逐漸實(shí)現(xiàn)受熱溫度增加,但是,當(dāng)換熱元件逐漸轉(zhuǎn)入二次風(fēng)一側(cè)時(shí),波紋板會(huì)受到冷風(fēng)影響,而逐漸冷卻溫度下降,這也使得換熱元件波紋板表面附著的液態(tài)硫酸氫銨和煤炭燃燒后的飛灰以及其他容易造成堵塞的污染物會(huì)進(jìn)一步粘住波紋板,甚至形成板結(jié)物。完成此環(huán)節(jié)后,空預(yù)器加熱冷風(fēng)并重新返回?zé)煔馀?,此時(shí)的溫度是最低的,而溫度過(guò)低也會(huì)導(dǎo)致液態(tài)硫酸氫銨產(chǎn)生凝結(jié),繼而黏附煤炭燃燒煙氣中的飛灰,灰塵并形成粘性混合物,混合物會(huì)隨著煙氣逐漸轉(zhuǎn)移到下游的低溫區(qū),液態(tài)的硫酸氫銨混合物會(huì)進(jìn)一步形成相對(duì)堅(jiān)硬的固體,實(shí)現(xiàn)波紋板表面的固結(jié),如果無(wú)法及時(shí)清理和吹掃,會(huì)進(jìn)一步造成通道堵塞,因此溫度越低,硫酸氫銨的凝固速度越快。也正因如此,空預(yù)器出口位置溫度會(huì)逐漸降低,此類(lèi)固體堵塞物質(zhì)和灰塵黏性混合物也就越多。
因此,應(yīng)用空預(yù)器空氣能脈沖在線清掃技術(shù)需要充分發(fā)揮液態(tài)硫酸氫銨受熱液分解的特性和作用,將第一次風(fēng)側(cè)加熱后,讓其送至冷端位置,并與冷端的二次風(fēng)側(cè)新增清洗分倉(cāng),以隔離扇形板進(jìn)行空間分割,以空氣能脈沖熱風(fēng)進(jìn)行逆向吹掃,使得波紋板表面的液態(tài)硫酸氫銨實(shí)現(xiàn)受熱分解,融化堵塞物,再加大空氣能脈沖能夠?qū)崿F(xiàn)堵塞物的有效吹離,徹底清除和解決堵塞物對(duì)火力發(fā)電廠空預(yù)器的影響,同時(shí),也能進(jìn)一步解決空預(yù)器腐蝕問(wèn)題。此類(lèi)空氣能脈沖在線清掃技術(shù)無(wú)須對(duì)空預(yù)器熱端進(jìn)行繁復(fù)多樣化的改造,只需要增加隔離清洗分倉(cāng)即可,操作更加簡(jiǎn)單便捷,技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更為明顯。
提高火力發(fā)電廠空預(yù)器的運(yùn)行效率,不僅僅需要以空氣能脈沖在線清掃技術(shù)為核心,更要做好日常堵灰預(yù)防措施,避免影響空氣能脈沖在線清掃技術(shù)的落實(shí)效果可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行強(qiáng)化。
空預(yù)器堵灰問(wèn)題與煙氣中的灰塵物質(zhì)緊密聯(lián)系,因此,為了提升清掃技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用水平,首先,要優(yōu)化選擇燃煤品種,盡可能地減少硫化物的生成??梢詢?yōu)先選擇更優(yōu)質(zhì)的燃煤品種,對(duì)煤炭進(jìn)行洗選脫硫,既保障煤炭能夠充分燃燒的同時(shí),也能降低硫化物對(duì)飛塵中的含硫量進(jìn)行有效控制。另外,需要保障輸煤系統(tǒng)的高效配合,例如,針對(duì)火力發(fā)電廠燃煤輸送、卸煤、存儲(chǔ)、配煤等多個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)籌協(xié)調(diào),切實(shí)發(fā)揮作用,要盡可能地避免硫酸類(lèi)物質(zhì),進(jìn)而黏連避免引發(fā)積灰、硬化或水泥化的情況,也可以結(jié)合火力發(fā)電廠實(shí)際情況,對(duì)于不同含硫量水平的燃煤進(jìn)行科學(xué)配比,最終實(shí)現(xiàn)優(yōu)化品種選擇,避免高硫燃煤進(jìn)入鍋爐房投入使用。
為了盡可能地減少火力發(fā)電廠空預(yù)器堵灰問(wèn)題,同時(shí),發(fā)揮空氣能脈沖在線清掃技術(shù)的作用,要針對(duì)空預(yù)器吹灰系統(tǒng)運(yùn)行不當(dāng)?shù)膯?wèn)題進(jìn)行著力改善,避免鍋爐吹灰介質(zhì)和系統(tǒng)過(guò)度啟動(dòng)而導(dǎo)致可燃物煙塵大幅度增加的問(wèn)題。在每次點(diǎn)火前,都需要滿足預(yù)設(shè)著火能量,而在鍋爐機(jī)組停運(yùn)后需要將煤斗中剩余燃煤燒空,確保在下一次啟動(dòng)前合理控制煤的發(fā)熱量,與此同時(shí),可以進(jìn)一步優(yōu)化燃煤點(diǎn)火工藝。例如,可以優(yōu)先選擇小油槍點(diǎn)火技術(shù),此類(lèi)技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中揮發(fā)分相對(duì)較高,應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯。在鍋爐燃?xì)鈾C(jī)組啟用初期階段,避免加入過(guò)多燃煤,當(dāng)煤炭燃燒趨于穩(wěn)定后,可以適當(dāng)增加燃煤并應(yīng)用空預(yù)器開(kāi)展灰塵在線清掃,有效減少空預(yù)器積灰堵塞。
本文中所強(qiáng)調(diào)的空預(yù)器空氣能脈沖在線清掃技術(shù)主要指在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中對(duì)空預(yù)器和換熱元件波紋板進(jìn)行飛灰吹掃和固體堵塞物去除,其在線處理水平相對(duì)較高,但是隨著運(yùn)行時(shí)間的增加,如果不實(shí)現(xiàn)徹底的灰塵清除,也會(huì)導(dǎo)致相對(duì)細(xì)小的灰塵進(jìn)一步凝結(jié),而影響未來(lái)的吹灰水平,此類(lèi)水泥狀附著物會(huì)始終殘留于換熱元件上并逐漸固化、僵硬,后期很難直接通過(guò)空氣能脈沖在線清掃技術(shù)進(jìn)行及時(shí)去除。對(duì)此,可以在應(yīng)用空預(yù)器空氣能脈沖技術(shù)進(jìn)行在線清掃時(shí)提高清掃水平。例如,正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下,空預(yù)器運(yùn)行8 小時(shí),則需要進(jìn)行一次在線清灰處理,如果此時(shí)鍋爐燃燒效果相對(duì)較差,已經(jīng)引發(fā)了空預(yù)器的堵塞情況,則需要提高空氣能脈沖的幅度,按照特定工藝流程進(jìn)行清理或?qū)κ杷苓M(jìn)行改造升級(jí)。當(dāng)鍋爐機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間停工,則需要對(duì)其進(jìn)行徹底沖洗,可以應(yīng)用高壓水沖洗方式。很多空預(yù)器已經(jīng)安裝了脫硝工藝設(shè)備,因此,在清理過(guò)程中需要有針對(duì)性的優(yōu)化清理流程,并在清洗過(guò)程中對(duì)灰塵、臟污進(jìn)行取樣化驗(yàn),沖洗完成后要保障波紋板的充分干燥。
火力發(fā)電廠空氣預(yù)熱器在長(zhǎng)期應(yīng)用過(guò)程中,多種類(lèi)型元件和運(yùn)行系統(tǒng)都有可能發(fā)生故障和隱患問(wèn)題,甚至?xí)苯佑绊懣諝饽苊}沖技術(shù)的應(yīng)用效果,對(duì)此需要建立定期管理與維修制度,如果發(fā)生元件故障或隱患問(wèn)題,要第一時(shí)間進(jìn)行處理,切實(shí)提高空預(yù)器的運(yùn)行效率和質(zhì)量水平。例如,在火力發(fā)電廠空預(yù)器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,需要結(jié)合當(dāng)前設(shè)備機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行基礎(chǔ)和燃煤效率等,科學(xué)合理地制定維修管理制度和管理措施,確保相關(guān)措施的可行性和有效性;隨后需要定時(shí)定點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行管理與維護(hù),切實(shí)強(qiáng)化工作職責(zé),使管理與維修工作落到實(shí)處,尤其需要針對(duì)空氣能脈沖在線清掃技術(shù)的應(yīng)用水平和應(yīng)用效率進(jìn)行考察,及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患問(wèn)題,避免引發(fā)空域氣堵塞情況。
空氣能脈沖清掃技術(shù)的應(yīng)用離不開(kāi)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的評(píng)估與考察,因此,火力發(fā)電廠方面需要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)人員進(jìn)行有針對(duì)性的教育培訓(xùn),使其能夠在日常工作中充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性。針對(duì)空預(yù)器的運(yùn)行原理、運(yùn)行機(jī)制、容易發(fā)生故障的點(diǎn)位、故障排查方法和解決方式,以及空氣能脈沖清掃技術(shù)運(yùn)行過(guò)程中相關(guān)問(wèn)題,進(jìn)行有針對(duì)性的了解和掌握,確保能夠在發(fā)生問(wèn)題的時(shí)候進(jìn)行及時(shí)解決,避免影響火力發(fā)電廠的整體運(yùn)行效率。除此以外,火力發(fā)電廠可以進(jìn)一步引進(jìn)高素質(zhì)專(zhuān)業(yè)化人才,對(duì)現(xiàn)有空預(yù)器運(yùn)行情況和空氣能脈沖在線清掃技術(shù)的運(yùn)行機(jī)制進(jìn)行優(yōu)化整合,提升效率,同時(shí),也能發(fā)揮人才的作用和價(jià)值,確保能夠全方位提升火力發(fā)電廠各機(jī)組的運(yùn)行效率。
綜上所述,在新時(shí)代發(fā)展進(jìn)程中,火力發(fā)電廠的各類(lèi)生產(chǎn)工藝水平不斷優(yōu)化改進(jìn),生產(chǎn)效率水平不斷提高,在此期間火力發(fā)電廠不僅需要關(guān)注企業(yè)效益,更要助力生產(chǎn)工藝的優(yōu)化與升級(jí)。火力發(fā)電廠的空預(yù)器極容易出現(xiàn)堵灰現(xiàn)象,這主要是受到燃煤煙氣的影響,液態(tài)硫酸氫氨與煙塵融合形成混合物,停留在空預(yù)器換熱裝置的波紋板表面,造成堵塞問(wèn)題。本文針對(duì)此,深入研究空氣能脈沖在線清掃技術(shù)的原理和應(yīng)用方案,以期對(duì)堵灰問(wèn)題進(jìn)行有針對(duì)性的改善與升級(jí),提出諸多提升該技術(shù)應(yīng)用水平的對(duì)策,希望能夠?qū)Ξ?dāng)前火力發(fā)電廠綜合運(yùn)行水平的提升提供重要參考和借鑒。