摘要：本次研究介紹了600MW機(jī)組脫硝改造后空預(yù)器差壓大問題，闡明鍋爐設(shè)備的概況及空預(yù)器改造情況，分析造成空預(yù)器堵塞的原因，從三個(gè)方面分別進(jìn)行分析，找準(zhǔn)成因?？疹A(yù)器高壓水沖洗實(shí)現(xiàn)空預(yù)器差壓下降，提出防止空預(yù)器堵塞的措施，為保障600MW機(jī)組脫硝改造后空預(yù)器安全運(yùn)行提供參考借鑒。


0 前言

國家對環(huán)保的關(guān)注度與要求的逐漸提升，各電廠已經(jīng)相繼對燃煤機(jī)組做出脫硝改造工作。府谷電廠600MW #1機(jī)組在2012年9月大修期間增加了脫硝系統(tǒng)，這種條件下使得空預(yù)器運(yùn)行工況變得更為復(fù)雜，進(jìn)而產(chǎn)生堵灰、腐蝕現(xiàn)象，嚴(yán)重影響整個(gè)鍋爐的安全運(yùn)行。府谷電廠600MW #1機(jī)組在該期間完成了脫硝改造技術(shù)，機(jī)組在運(yùn)行一年時(shí)間之后，空預(yù)器出現(xiàn)堵灰現(xiàn)象，鍋爐運(yùn)行受到影響[1]。

1 鍋爐設(shè)備概況及空預(yù)器改造情況

陜西府谷電廠一期工程2×600MW鍋爐是哈爾濱鍋爐廠股份有限公司根據(jù)美國ABB—CE燃燒工程公司技術(shù)設(shè)計(jì)、制造的HG-2070/17.5-YM9型鍋爐，鍋爐為亞臨界參數(shù)、控制循環(huán)、四角切向燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、緊身封閉、全鋼構(gòu)架的型汽包爐，配置包括六臺MPS-225磨煤機(jī)，空預(yù)器為三分倉容克式回轉(zhuǎn)空預(yù)器[2]。

本次空預(yù)器在改造情況如下所示：(1)空預(yù)器當(dāng)中的傳熱元件被替換，改變傳統(tǒng)冷端熱傳感元件的材料，由傳統(tǒng)材料改為搪瓷材料元件，材料的替換使得抗腐蝕性能明顯提升，增加轉(zhuǎn)子熱端環(huán)向隔板，更換后熱端換熱元件的面積66723m2，冷端換熱元件的面積35881m2;(2)對空預(yù)器當(dāng)中的吹灰器進(jìn)行改造，由原來的激波吹灰改成蒸汽吹灰。具體的改造方式為：在冷端與熱端分別布置一支蒸汽吹灰器，吹灰氣源接自原有蒸汽吹灰氣源，后屏再入口聯(lián)箱接出，吹灰壓力為1.5MPa，疏水溫度260℃。(3)替換空預(yù)器當(dāng)中密封片，傳統(tǒng)的空預(yù)器當(dāng)中的密封片在冷端與熱端的表現(xiàn)為柔性接觸式密封片，為增強(qiáng)器密封效果，安裝固定扇形板，對漏風(fēng)部位進(jìn)行補(bǔ)焊處理，降低漏風(fēng)率，整體改造過程結(jié)束[1]。

2 造成空預(yù)器堵塞的原因

結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為造成空預(yù)器堵塞的原因主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面，可從三個(gè)角度完成原因分析：

空氣預(yù)熱器堵塞的危害性主要表現(xiàn)在增加了風(fēng)煙道阻力，空氣預(yù)熱器漏風(fēng)增加，從而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)電耗大幅攀升，鍋爐無法實(shí)現(xiàn)送，影響廠用電;運(yùn)行中空預(yù)器轉(zhuǎn)子所受到的扭矩加大，特別是下軸承的受力狀況惡化，影響軸承的使用壽命，對空氣預(yù)熱器的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅;空預(yù)器堵灰不均勻，受熱面局部差壓大，導(dǎo)致一、二次風(fēng)壓、風(fēng)量出現(xiàn)波動現(xiàn)象，可能引起風(fēng)機(jī)喘振，甚至導(dǎo)致機(jī)組非停事故;機(jī)組檢修周期縮短，對設(shè)備長周期運(yùn)行及電廠經(jīng)濟(jì)性造成影響。

2.1 含硫和氮氧化物的化學(xué)成分導(dǎo)致空預(yù)器堵灰

我廠回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的受熱面是由厚度為 0.5mm 的鋼板軋制成波紋板，疊壓在一起組裝而成，氣體的流通渠道狹窄，因此很容易造成積灰?？疹A(yù)器發(fā)生堵灰是有硫酸氰胺和灰的混合附著在空預(yù)器受熱面造成，由于煤燃燒過程產(chǎn)生的煙氣中含有硫化物等，同時(shí)脫銷過程中由于各種原因造成大量氨逃逸，硫化物與逃逸的氨生成硫酸氰胺，硫酸氫氨在150-200℃溫度范圍當(dāng)中是以一種液態(tài)形態(tài)存在，如果低于這一溫度將處于固態(tài)形態(tài)，空預(yù)器中部和冷端正好處于溫度區(qū)間，這樣大量的液態(tài)硫酸氰胺附著在空預(yù)器中部和冷端，導(dǎo)致空預(yù)器內(nèi)部堵塞和腐蝕，一旦出現(xiàn)這種現(xiàn)象將導(dǎo)致整個(gè)空預(yù)器積灰堵塞現(xiàn)象急劇升高，導(dǎo)致空預(yù)器無法正常工作，影響整個(gè)機(jī)組安全運(yùn)行[4]。

2.2 煙氣在空預(yù)器內(nèi)的停留使灰積漸多

空預(yù)器堵灰現(xiàn)象產(chǎn)生的最根本的原因可以歸結(jié)到煙氣在空預(yù)器當(dāng)中流速緩慢，低于廠家對于煙氣流速的設(shè)計(jì)值。煙氣流經(jīng)空預(yù)器時(shí)會造成積灰：一是由于氣流擾動使煙氣中攜帶的灰粒沉積到受熱面上，形成松散積灰層;二是由于煙氣中酸蒸汽和水蒸氣在低溫金屬壁面上凝結(jié)，將灰粒粘聚而成的積灰，長期以往，空預(yù)器當(dāng)中的灰積累量將逐漸增加，空預(yù)器出現(xiàn)嚴(yán)重堵塞現(xiàn)象。

2.3 設(shè)計(jì)不合理

設(shè)計(jì)不合理主要是鍋爐制造設(shè)計(jì)人員實(shí)際設(shè)計(jì)存在問題，在脫硝改造之前需要對鍋爐機(jī)組進(jìn)行考核并結(jié)合各項(xiàng)數(shù)據(jù)完成設(shè)計(jì)要求，但由于設(shè)計(jì)不合理現(xiàn)象的存在，導(dǎo)致空預(yù)器出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，嚴(yán)重影響空預(yù)器工作效率的提升。

3 空預(yù)器高壓水沖洗，使空預(yù)器差壓下降

3.1 空預(yù)器在線高壓水沖洗系統(tǒng)

長時(shí)間的連續(xù)運(yùn)行使得空預(yù)器積灰越來越嚴(yán)重，單靠定期吹灰是不足以控制住空預(yù)器堵灰和壓降的上升;因此，一般在鍋爐停運(yùn)時(shí)對空預(yù)器進(jìn)行水沖洗，或者在帶部分負(fù)荷時(shí)對單個(gè)空預(yù)器進(jìn)行隔離在線沖洗。

3.2 空預(yù)器1A/1B熱態(tài)高壓水沖洗

我廠主要采用機(jī)組停運(yùn)沖洗的方式，2013年2月17日和2月23日對空預(yù)器1A、1B進(jìn)行隔離沖洗，首先對空預(yù)器進(jìn)行澆包，然后進(jìn)行高壓沖洗，沖洗水壓力為45MPa，流量為4t/h。沖洗完畢后，啟動空預(yù)器運(yùn)行，投入一二次風(fēng)暖風(fēng)器，開啟人孔門，徹底烘干后開啟擋板投入運(yùn)行。經(jīng)過具體的驗(yàn)證與測試，高壓水沖洗之后的空預(yù)器差壓明顯下降，與空預(yù)器堵灰前差壓相當(dāng)，送風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)電流明顯下降，沖洗效果明顯，為鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供保障[5]。空預(yù)器沖洗前機(jī)組負(fù)荷600MW時(shí)空預(yù)器的壓差達(dá)2.0KPa左右，引風(fēng)機(jī)電流300A左右，送風(fēng)機(jī)電流58A左右，沖洗后同樣負(fù)荷下，空預(yù)器壓差降至1.1～1.2 KPa，引風(fēng)機(jī)電流降至288 A左右，電流降低約12 A，送風(fēng)機(jī)電流降至53 A，電流降低約5 A，這樣的效果基本達(dá)到了空預(yù)器水沖洗的效果。

3.3 空預(yù)器在線高壓水沖洗的可靠性分析 由于空預(yù)器在線高壓水沖洗是一項(xiàng)新的技術(shù)，部分電廠也有試驗(yàn)，初步顯示效果良好，但是其可靠性方面仍存在一些疑問。目前國內(nèi)多數(shù)的電廠均保守地認(rèn)為換熱元件的高壓水洗應(yīng)在離線狀態(tài)下或者單獨(dú)隔離空預(yù)器下進(jìn)行，這就導(dǎo)致不必要的停機(jī)和發(fā)電量的減少，很少有電廠會考慮在線狀態(tài)下高壓水洗，存在的疑慮主要有以下幾種：

(1)正常的在線高壓水洗是否會對轉(zhuǎn)子的熱疲勞造成潛在的影響。由于高壓水射流面對的是溫度在 300-350℃的高溫轉(zhuǎn)子，沖洗水壓力高達(dá) 30MPa，流量小于 4t/h。在線高壓水沖洗采取高壓低流量的方式，對轉(zhuǎn)子發(fā)生“淬火”結(jié)果可能性非常小，這樣即能沖刷受熱面上的積灰又不使排煙溫度下降太多。

(2)在線高壓水沖洗是否會破壞換熱元件或可能縮短換熱元件壽命。由于換熱元件的壽命取決于高壓水沖洗的頻次，因此，換熱元件壽命可能會由于頻繁投用在線高壓水沖洗而降低。

(3)如何及時(shí)徹底清除換熱元件上清洗下的污垢。當(dāng)采用在線高壓水洗時(shí)，應(yīng)在空預(yù)器下方設(shè)計(jì)有效的排污，同時(shí)滿足離線水洗要求。

(4)是否存在水滴進(jìn)入電除塵器、或板結(jié)布袋的可能性。由于在線高壓水洗僅僅在轉(zhuǎn)子冷端進(jìn)行，大部分的沖洗水向上穿過轉(zhuǎn)子在換熱元件上形成很好的發(fā)散。當(dāng)沖洗水反向穿轉(zhuǎn)子時(shí)，水流被進(jìn)一步分散且在到達(dá)電除塵或布袋之前充分地蒸發(fā)掉，防止水滴隨煙氣進(jìn)入電除塵或布袋。

4 防止空預(yù)器堵塞的措施

為防止空預(yù)器堵塞現(xiàn)象的產(chǎn)生，保證600MW機(jī)組脫硝改造后空預(yù)器的正常運(yùn)行，具體措施可以從以下幾個(gè)方面入手：

(1)增加暖風(fēng)器換熱面積，或暖風(fēng)器改造，保證冬季一二次風(fēng)溫度，一定程度上改善空預(yù)器冷端空氣溫度，避免空預(yù)器低溫腐蝕，減少硫酸氫氨的積灰量。

(2)在滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上，對噴氨量進(jìn)行有效控制，減少在脫銷噴氨過程中氨的逃逸率變化，減少積灰現(xiàn)象的產(chǎn)生。

(3)進(jìn)一步降低氮氧化物和硫化物的生成，加強(qiáng)煤質(zhì)管理、入爐煤摻混比例，優(yōu)化燃燒調(diào)整降低氮氧化物和硫化物的生成，減少積灰。

(4)優(yōu)化鍋爐過量空氣系數(shù)，在有效運(yùn)行的前提下降低NOX的生成量，降低SO3的產(chǎn)生。

(5)空預(yù)器運(yùn)行過程中避免機(jī)組長期處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。

(6)為防止空預(yù)器堵塞現(xiàn)象，可以加強(qiáng)導(dǎo)流板，提高煙氣流速，達(dá)到廠家設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，減少由于流速問題導(dǎo)致的空預(yù)器堵塞現(xiàn)象。

(7)優(yōu)化吹灰方式，根據(jù)空預(yù)器差壓、排煙溫度、機(jī)組負(fù)荷等實(shí)際情況投入吹灰器進(jìn)行吹灰，注意吹灰的次數(shù)與頻率的調(diào)節(jié)，減少堵灰現(xiàn)象的產(chǎn)生，完成吹灰器定期維修與巡檢。

5 結(jié)論

綜上所述，600MW機(jī)組脫銷改造符合環(huán)保要求，但在脫硝改造之后的空預(yù)器堵塞問題應(yīng)該得到高度關(guān)注。一旦出現(xiàn)空預(yù)器堵塞的現(xiàn)象，將嚴(yán)重影響整個(gè)機(jī)組的安全運(yùn)行。本次研究已經(jīng)對空預(yù)器堵塞成因進(jìn)行分析，并提出多項(xiàng)優(yōu)化策略，從而確保機(jī)組可以安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行。