介紹了利用以高壓柱塞泵為核心設(shè)備的在線(xiàn)高壓水沖洗技術(shù)成果解決600MW機(jī)組回轉(zhuǎn)式空預(yù)器脫硝突發(fā)堵灰加重的異常案例。針對(duì)脫硝空預(yù)器堵灰嚴(yán)重的情況，大膽嘗試進(jìn)行了空預(yù)器在線(xiàn)高壓水沖洗，通過(guò)沖洗效果分析確認(rèn)本次高壓水在線(xiàn)沖洗使得空預(yù)器煙氣側(cè)差壓下降0.8-1.0Kpa。較為徹底的解決了空預(yù)器堵灰的問(wèn)題并提出了防范措施，同時(shí)提出了柱塞式高壓泵在線(xiàn)水沖洗系統(tǒng)操作的注意事項(xiàng)以及實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題，為更好的應(yīng)用該技術(shù)總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：空預(yù)器改造;：柱塞泵;在線(xiàn)高壓水沖洗;煙氣差壓;注意事項(xiàng)

0.引言

電力行業(yè)做為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先行行業(yè)，安全、高效和環(huán)保是對(duì)電力生產(chǎn)行業(yè)的最基本的要求。回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器(簡(jiǎn)稱(chēng)“空預(yù)器”)是目前我國(guó)大容量發(fā)電機(jī)組采用的主要型式。回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的波紋板式蓄熱元件被緊密地放置在扇形隔倉(cāng)內(nèi)，由于流通空間狹小，很容易造成灰塵的沉積。尤其是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展“十二五”期間，隨著達(dá)標(biāo)環(huán)保排放壓力增大，國(guó)家規(guī)定單機(jī)容量20萬(wàn)千瓦及以上、投運(yùn)年限20年內(nèi)的現(xiàn)役燃煤機(jī)組全部配套脫硝設(shè)施。雖然在進(jìn)行脫硝技術(shù)改造時(shí)對(duì)空預(yù)器本體及吹灰系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)改造，但是脫硝系統(tǒng)的投運(yùn)對(duì)加劇空預(yù)器堵灰的影響仍然十分明顯?？疹A(yù)器堵灰既影響到了鍋爐設(shè)備的安全，也增加了設(shè)備的能耗，降低了發(fā)電廠(chǎng)的效率?？疹A(yù)器堵灰導(dǎo)致三大風(fēng)機(jī)(送、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī))電流增大、排煙溫度升高，鍋爐效率降低，廠(chǎng)用電率升高。同時(shí)又增加了送、引風(fēng)機(jī)喘振甚至鍋爐RB事故發(fā)生的可能、當(dāng)堵灰嚴(yán)重時(shí)，有可能導(dǎo)致機(jī)組無(wú)法滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，甚至迫使機(jī)組停運(yùn)檢修，對(duì)電廠(chǎng)經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。當(dāng)運(yùn)行中空預(yù)器因堵灰加重導(dǎo)致差壓達(dá)到一定數(shù)值后，傳統(tǒng)的蒸汽吹灰或聲波吹灰系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法發(fā)揮明顯作用。利用高壓沖洗水對(duì)空預(yù)器進(jìn)行在線(xiàn)沖洗降低空預(yù)器差壓成為不停爐在線(xiàn)處理的主要可行手段。本文對(duì)天津大唐國(guó)際盤(pán)山發(fā)電有些責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)盤(pán)山發(fā)電公司)空預(yù)器堵灰原因及在線(xiàn)高壓水沖洗方面的成功經(jīng)驗(yàn)做以簡(jiǎn)單介紹。

1.設(shè)備概述

1.1機(jī)組概述

盤(pán)山發(fā)電公司2×600MW火電機(jī)組是我國(guó)華北地區(qū)建設(shè)投產(chǎn)最早的600MW等級(jí)火電機(jī)組，工程于1998年10月開(kāi)工，其中3號(hào)機(jī)組于2001-12-18正式投產(chǎn)，4號(hào)機(jī)組于2002-06-05日正式投產(chǎn)，是京津唐電網(wǎng)的主力機(jī)組。鍋爐為哈爾濱鍋爐有限責(zé)任公司制造HG-2023/17.6-YM4型鍋、亞臨界壓力、一次中間再熱、固態(tài)排渣、單爐膛、Π型布置、全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)、半露天布置、控制循環(huán)汽包爐。采用三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，平衡通風(fēng)，6套制粉系統(tǒng)為正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配置ZGM-123型中速磨煤機(jī)。

1.2脫硝空預(yù)器改造概述

脫硝SCR反應(yīng)器投運(yùn)后，由于氨逃逸的存在，會(huì)加劇空預(yù)器中溫段和冷端的腐蝕和堵灰。因此需要對(duì)下游的空預(yù)器在防止堵塞和冷段清洗方面作特殊設(shè)計(jì)和改造。改造范圍主要包括：

1)改造后總的換熱面積由45032平米增加到47189平米，約增加4.8%;蓄熱元件仍維持原來(lái)的三段布置，總高度由860mm增加到1910mm，增加約2.7%;

2)改造后空預(yù)器的轉(zhuǎn)動(dòng)重量計(jì)算值(含驅(qū)動(dòng)裝置及頂部軸承箱、驅(qū)動(dòng)軸等)由373.12噸增加為423.23噸，增加約13%;驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率由9KW增加至11KW;

3)熱段元件采用高吹灰通透性的HS7板型替代原DU板型，高度由原來(lái)的780mm減少到300mm;

4)中溫段采用利舊原中溫段，保持HS7板型不變，高度780mm不變;

5)冷段層采用HS8板型脫碳鋼度搪瓷表面?zhèn)鳠嵩叨扔稍?00mm增加到830mm。冷端采用搪瓷表面?zhèn)鳠嵩梢愿魯喔g物(硫酸氫銨和由SO3吸收水分產(chǎn)生的H2SO4)和金屬接觸，而且表面光潔，易于清洗干凈。搪瓷層穩(wěn)定性好，耐磨損，使用壽命長(zhǎng);

6)空預(yù)器熱端新增加一臺(tái)普通蒸汽吹灰器。冷端吹灰器采用雙介質(zhì)吹灰器，采用蒸汽/高壓水做為吹灰介質(zhì)，新增加一套以高壓柱塞泵為核心設(shè)備的高壓水泵系統(tǒng)兩臺(tái)空預(yù)器共用，設(shè)計(jì)上可以在線(xiàn)隔離/非隔離以及離線(xiàn)水沖洗。

1.3空預(yù)器高壓水沖洗系統(tǒng)概述

由于高壓水射流集中，剪切強(qiáng)度大，對(duì)灰垢的清掃能力比蒸汽大的多，同時(shí)高壓水的流速遠(yuǎn)小于蒸汽，動(dòng)能的破壞作用比蒸汽小的多，因此大部分脫硝空預(yù)器配有高壓水沖洗裝置供在線(xiàn)或離線(xiàn)對(duì)空預(yù)器進(jìn)行沖洗。豪頓華公司為空預(yù)器選擇通潔公司的3D2A型高壓沖洗水泵組,該泵組在現(xiàn)場(chǎng)集成安裝，具有結(jié)構(gòu)緊湊體積小的特點(diǎn)。主要參數(shù)如下表：

2.空預(yù)器差壓增長(zhǎng)趨勢(shì)分析

2.1差壓增長(zhǎng)趨勢(shì)分析

3號(hào)機(jī)組1月3日啟動(dòng)至今維持正常運(yùn)行。機(jī)組啟動(dòng)后進(jìn)行脫硝系統(tǒng)調(diào)試工作，3月底通過(guò)環(huán)保驗(yàn)收開(kāi)始正常運(yùn)行。從機(jī)組啟動(dòng)至今，兩臺(tái)機(jī)組空預(yù)器差壓的變化趨勢(shì)如下圖：


機(jī)組啟動(dòng)后滿(mǎn)負(fù)荷工況空預(yù)器差壓1月份到3月低維持在1.2-5kPa左右;4月初隨著脫硝正常投運(yùn)、高負(fù)荷季節(jié)的到來(lái)，空預(yù)器差壓增長(zhǎng)速度加快;尤其是5月份，1號(hào)空預(yù)器差壓從1.5kPa快速上漲至2.7kPa;2號(hào)空預(yù)器差壓從1.5kPa快速上漲至2.1kPa?？梢缘贸?個(gè)規(guī)律一是隨著脫硝正常運(yùn)行，空預(yù)器的差壓增長(zhǎng)速度加快，二是1號(hào)空預(yù)器差壓的增長(zhǎng)速度和峰值都比2號(hào)空預(yù)器高。

2.2空預(yù)器堵灰加重后采取的措施

發(fā)現(xiàn)空預(yù)器差壓快速增加后，主要采取了如下的措施：

1)逐步縮短空預(yù)器蒸汽吹灰時(shí)間間隔，5月中旬兩臺(tái)空預(yù)器開(kāi)始連續(xù)吹灰;

2)5月底將兩臺(tái)空預(yù)器吹灰閥后壓力分別由1.0MPa提高至1.3MPa加強(qiáng)吹灰;

3)適當(dāng)降低脫硝控制效率，減少?lài)姲绷?

4)積極準(zhǔn)備空預(yù)器在線(xiàn)高壓水沖洗系統(tǒng)的調(diào)研和調(diào)試工作。

采取上述措施后，效果不明顯，立即開(kāi)始準(zhǔn)備進(jìn)行高壓水沖洗工作。

3.空預(yù)器在線(xiàn)高壓水沖洗分析

盤(pán)山發(fā)電公司在系統(tǒng)完成分步調(diào)試后，制定了嚴(yán)格的技術(shù)措施和操作注意事項(xiàng)經(jīng)過(guò)精心準(zhǔn)備，對(duì)3號(hào)機(jī)組2臺(tái)空預(yù)器分別進(jìn)行了兩次在線(xiàn)高壓水沖洗，效果較為明顯，目前滿(mǎn)負(fù)荷工況空預(yù)器差壓降低到1.8kPa的可控范圍內(nèi)。

3.1空預(yù)器沖洗效果分析

3.1.1高壓水沖洗過(guò)程根據(jù)系統(tǒng)要求，空預(yù)器在線(xiàn)高壓水沖洗時(shí)選擇單臺(tái)空預(yù)器進(jìn)行，2臺(tái)空預(yù)器沖洗期間差壓的變化趨勢(shì)如下圖：


3.1.2滿(mǎn)負(fù)荷工況下沖洗效果

空預(yù)器在線(xiàn)高壓水沖洗前后，600MW滿(mǎn)負(fù)荷工況下(總風(fēng)量均在1420km3/h、總煤量均在250t/h左右)的空預(yù)器差壓及風(fēng)機(jī)電流對(duì)比如下：


從上表數(shù)據(jù)看出，經(jīng)過(guò)在線(xiàn)高壓水沖洗效果明顯，具體效果如下：

1)目前600MW負(fù)荷下(總煤量250t/h、總風(fēng)量1420km3/h左右)，31空預(yù)器煙氣側(cè)差壓能維持在1.8kPa以下，32空預(yù)器煙氣側(cè)差壓能維持在1.6kPa以下，基本屬于可控范圍;

2)空預(yù)器煙氣側(cè)、空氣側(cè)差壓下降后，滿(mǎn)負(fù)荷工況下三大風(fēng)機(jī)總電流下降約110A,每小時(shí)節(jié)電約1000kWh，節(jié)電效果明顯;

3)空預(yù)器差壓降至可控范圍，基本消除了引風(fēng)機(jī)喘振、送風(fēng)機(jī)搶風(fēng)、機(jī)組限出力等異常隱患，保證機(jī)組運(yùn)行安全。

4.利用高壓柱塞泵進(jìn)行在線(xiàn)水沖洗的注意事項(xiàng)

1)高壓沖洗系統(tǒng)高、低壓管道已經(jīng)沖洗合格;高壓泵組出入口軟連接管道牢固通暢;

2)檢查確認(rèn)高壓泵組入口Y型濾網(wǎng)，底部吹灰器高壓水入口前管道上過(guò)濾器已經(jīng)清理，差壓合格未報(bào)警;


3)就地確認(rèn)手動(dòng)壓力調(diào)整閥在全開(kāi)位、溢流閥(或安全閥)在整定位、氣動(dòng)卸荷閥氣源正常、開(kāi)關(guān)試驗(yàn)正常后在全開(kāi)位;

4)確認(rèn)高壓泵組入水口壓力大于1.5bar時(shí)(“入口壓力低”報(bào)警消失)，手動(dòng)啟動(dòng)高壓水泵，確定就地PLC控制40S后電機(jī)啟動(dòng)成功，再過(guò)40S后自動(dòng)關(guān)閉氣動(dòng)卸荷閥;

5)手動(dòng)關(guān)閉調(diào)壓截止閥手柄，系統(tǒng)逐漸加壓，直至泵出口壓力大于80bar(“出口壓力低”報(bào)警消失);

6)繼續(xù)關(guān)小手動(dòng)調(diào)壓閥使泵出口壓力約21MPa(額定值);

7)高壓泵組停止：確認(rèn)底部吹灰器已經(jīng)退出到位并停止運(yùn)行，手動(dòng)停泵指令發(fā)出后，就地PLC自動(dòng)將氣動(dòng)卸荷閥打開(kāi)(泵體泄壓)后延時(shí)40S，高壓水泵電機(jī)自動(dòng)停止;

8)高壓沖洗水系統(tǒng)起壓和泄壓主要是靠出口的手動(dòng)壓力調(diào)整閥和啟動(dòng)卸荷閥，因此操作時(shí)重點(diǎn)關(guān)注這兩個(gè)閥門(mén)的動(dòng)作情況，尤其是啟泵前必須確認(rèn)手動(dòng)壓力調(diào)整閥在全開(kāi)位，防止帶壓?jiǎn)?dòng);


5.高壓水沖洗系統(tǒng)存在的問(wèn)題及解決

5.1沖洗流量不足

按照高壓泵組說(shuō)明書(shū)，22MPa對(duì)應(yīng)的流量應(yīng)該為12m3/h，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量實(shí)際流量在4-5m3/h，說(shuō)明沖洗水流量遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)值。主要原因和分析認(rèn)為是吹灰器6個(gè)噴嘴有部分堵塞的可能性大。因?yàn)榭疹A(yù)器的蒸汽吹灰器和高壓水吹灰器都采用的是半伸縮式吹灰器，吹灰器的前半部分即帶有噴嘴的部分一直處于空預(yù)器冷端煙氣通道中，并且噴嘴介質(zhì)方向與煙氣逆向，易造成堵塞。

通過(guò)向廠(chǎng)家咨詢(xún)，目前空預(yù)器高壓水吹灰器的噴嘴屬于舊式噴嘴，霧化效果和防堵灰技術(shù)相對(duì)落后，如有停爐處理機(jī)會(huì)，將進(jìn)行噴嘴的檢查和處理，更換為新型噴嘴和加裝防堵灰裝置。

需要注意的是，經(jīng)過(guò)處理進(jìn)入空預(yù)器的高壓沖洗水流量如果達(dá)到設(shè)計(jì)流量或大幅增加，在沖洗時(shí)應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)視空預(yù)器電流、空預(yù)器出口排煙溫度等關(guān)鍵參數(shù)的變化速度和幅度，應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)措施的規(guī)定決定是否停止沖洗。

5.2沖洗水壓力低

雖然豪頓華在歐美地區(qū)試驗(yàn)表明，高壓水壓力17.5MPa即可滿(mǎn)足在線(xiàn)沖洗需要，但是國(guó)內(nèi)其他成功進(jìn)行高壓水沖洗的發(fā)電公司實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明20MPa壓力(電機(jī)功率90KW)沖洗是效果不明顯，泵出口壓力提高至28MPa(電機(jī)功率130KW)時(shí)沖洗效果較為明顯。

5.3沖洗水水源需更改

目前我公司使用爐側(cè)工業(yè)水做為高壓沖洗水水源，水中泥沙較多高壓水泵入口濾網(wǎng)容易堵塞(邏輯要求泵入口壓力不得低于0.15MPa)，同時(shí)水質(zhì)呈弱堿性，不符合廠(chǎng)家建議。目前已經(jīng)制定更改水源方案。

6.結(jié)論

采用回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的燃煤鍋爐機(jī)組，空預(yù)器堵灰是比較常見(jiàn)且運(yùn)行中不容易解決的問(wèn)題，本通過(guò)采取空預(yù)器在線(xiàn)水沖洗，基本解決了差壓高的問(wèn)題，沖洗效果明顯，帶來(lái)一定的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益。