空氣預(yù)熱器冷端換熱元件的搪瓷改造

白學(xué)利,趙俊斌

(山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司,山西長(zhǎng)治 046021)

0 引言

空氣預(yù)熱器是利用鍋爐尾部煙氣熱量來(lái)加熱燃燒所需空氣的一種熱交換裝置。由于它工作在煙氣溫度最低的區(qū)域,回收了煙氣熱量,降低了排煙溫度,因而提高了鍋爐效率。同時(shí),燃燒室熱空氣溫度的提高,有利于燃燒著火和幫助燃燒,以減少燃料不完全燃燒損失。由于鍋爐燃用煤種與設(shè)計(jì)煤種硫分普遍偏高,多數(shù)空氣預(yù)熱器存在冷端腐蝕嚴(yán)重的問(wèn)題。經(jīng)運(yùn)行調(diào)整無(wú)效后,能治本的最好方法就是將其更換為耐腐蝕的冷端換熱元件。

1 設(shè)備概況

山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司一期2×300MW直接空冷機(jī)組安裝2臺(tái)武漢鍋爐廠制造的WGZ1045/17.5-1型亞臨界一次中間再熱自然循環(huán)汽包爐,鋼球磨煤機(jī)中儲(chǔ)式冷一次風(fēng)機(jī),熱風(fēng)送粉,直流式燃燒器,四角布置,切圓燃燒,煙氣擋板調(diào)溫,平衡通風(fēng),三分倉(cāng)容克式空氣預(yù)熱器,刮板式撈渣機(jī),連續(xù)固態(tài)排渣,全鋼構(gòu)架,懸吊結(jié)構(gòu),鍋爐半露天島式布置。燃用山西長(zhǎng)治地區(qū)貧煤。

設(shè)計(jì)煤種收到基全硫0.41%,但出于降低發(fā)電成本的考慮,在實(shí)際燃煤中,硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高,最高時(shí)為3%左右。燃煤屬于高水分、高灰分、高硫分燃料。

尾部煙道下方設(shè)置2臺(tái)容克式三分倉(cāng)空氣預(yù)熱器,型號(hào)28.5VNT1760,轉(zhuǎn)子直徑為?10560mm,主軸垂直布置,煙氣和空氣以逆流方式換熱。旋轉(zhuǎn)方向?yàn)闊煔?二次風(fēng)/一次風(fēng)。電動(dòng)機(jī)采用變頻器啟動(dòng),側(cè)向驅(qū)動(dòng)。每臺(tái)空氣預(yù)熱器配置2臺(tái)吹灰器,采用過(guò)熱蒸汽作為吹灰系統(tǒng)汽源。

改造前換熱元件:

(1)熱端。波紋型號(hào)為2.78DU,厚0.5mm,深730mm,低碳鋼。

(2)中溫端。波紋型號(hào)為2.78DU,厚0.5mm,深730mm,低碳鋼。

(3)冷端。波紋型號(hào)為2.78DU,厚0.8mm,深300mm,等同考登鋼。

空氣預(yù)熱器設(shè)計(jì)壓降見(jiàn)表1。

表1 空氣預(yù)熱器設(shè)計(jì)壓降kPa

2 冷端腐蝕與堵灰

山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司一期2×300MW直接空冷機(jī)組分別于2004年9月11日和10月22日相繼投產(chǎn)。

運(yùn)行1年后,空氣預(yù)熱器差壓逐漸增大,最大時(shí)達(dá)到2.2kPa。由于遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)差壓,造成風(fēng)煙道阻力嚴(yán)重增大,導(dǎo)致送引風(fēng)機(jī)頻繁失速。經(jīng)過(guò)提高冷端進(jìn)氣溫度,加強(qiáng)吹灰后,效果不明顯。停機(jī)經(jīng)高壓水清洗且運(yùn)行1個(gè)月后,出現(xiàn)了差壓逐漸上升的老問(wèn)題。經(jīng)多方考察和論證,決定更換冷端換熱元件,從根本上解決燃用高硫煤時(shí)空氣預(yù)熱器冷端腐蝕和嚴(yán)重堵灰的問(wèn)題。

空氣預(yù)熱器檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)有以下5個(gè)方面的問(wèn)題:

(1)空氣預(yù)熱器冷端腐蝕、堵灰嚴(yán)重。受空氣預(yù)熱器吹灰影響較大,腐蝕面呈溝壑波浪狀,冷端蓄熱元件全部損壞報(bào)廢。

(2)空氣預(yù)熱器熱端蓄熱元件部分腐蝕損壞,堵灰較輕。

(3)空氣預(yù)熱器徑向密封磨損嚴(yán)重,漏風(fēng)較大。

(4)空氣預(yù)熱器大部分格倉(cāng)變形。

(5)空氣預(yù)熱器中間段蓄熱元件下部堵灰。

3 改造方案

2008年4月21日,#1鍋爐轉(zhuǎn)入B級(jí)檢修,期間將空氣預(yù)熱器冷熱端蓄熱元件更換為河北郁宏搪瓷有限公司生產(chǎn)的蓄熱元件并更換了密封片,啟動(dòng)前對(duì)空氣預(yù)熱器中間蓄熱段進(jìn)行了冷態(tài)沖洗,于2008年5月15日正式投入運(yùn)行。新熱端和新冷端蓄熱元件技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。

4 改造后分析

4.1 差壓分析

2008年#1鍋爐空氣預(yù)熱器差壓不同統(tǒng)計(jì)時(shí)間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)表3。

表2 新熱端和新冷端蓄熱元件技術(shù)參數(shù)

表3 #1鍋爐空氣預(yù)熱器差壓統(tǒng)計(jì)

續(xù)表

通過(guò)分析表3可知:

(1)2臺(tái)空氣預(yù)熱器更換蓄熱元件后,在不同運(yùn)行時(shí)間段受到煤質(zhì)變化(灰分)、機(jī)組背壓(燃料量)、風(fēng)量的大小、入口風(fēng)溫?zé)煖氐纫蛩氐挠绊?差壓的大小受到了一定的影響,差壓從總體看呈明顯降低趨勢(shì)。

(2)2臺(tái)空氣預(yù)熱器更換蓄熱元件后,11空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)差壓為0.81kPa,12空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)為0.91kPa,控制在設(shè)計(jì)值(1090Pa)以?xún)?nèi)。11空氣預(yù)熱器送風(fēng)側(cè)差壓較大(1.05kPa),大于設(shè)計(jì)值(891Pa);12空氣預(yù)熱器送風(fēng)側(cè)差壓(0.86kPa)接近設(shè)計(jì)值(891Pa)。11空氣預(yù)熱器一次風(fēng)側(cè)差壓為1.29kPa,12空氣預(yù)熱器一次風(fēng)側(cè)差壓為1.35kPa,遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值(620Pa)。

(3)空氣預(yù)熱器改造后,差壓下降,引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)效率提高。同等電負(fù)荷和相同風(fēng)量下引風(fēng)機(jī)電流大幅下降,送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)略降低,廠用電率降低。

(4)煙氣、送風(fēng)、一次風(fēng)量阻力下降,降低了送、引風(fēng)機(jī)失速的概率,滿(mǎn)足了機(jī)組長(zhǎng)周期安全運(yùn)行的需要。

(5)空氣預(yù)熱器改造后,在額定負(fù)荷下,根據(jù)空氣預(yù)熱器前、后氧量計(jì)算可知,空氣預(yù)熱器改造后的密封效果良好,11空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率由7.9%降至2.88%,12空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率由8.7%降至2.37%。

4.2 換熱情況分析

(1)2臺(tái)空氣預(yù)熱器更換蓄熱元件后,換熱效果分析受風(fēng)量大小、風(fēng)溫不同、機(jī)組背壓(燃料量多少)、入口煙溫、漏風(fēng)情況、空氣預(yù)熱器吹灰、火焰中心等諸多因素變化的影響,影響換熱效果的因素較復(fù)雜,故不能進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。但從數(shù)據(jù)變化可知,煙溫降低,排煙溫度升高,換熱效果下降。2臺(tái)空氣預(yù)熱器排煙溫度大約升高10℃以上。

(2)空氣預(yù)熱器的換熱效果受風(fēng)溫和風(fēng)量的影響較大。

(3)換熱風(fēng)量分析。一次風(fēng)量的少量改變所占一次風(fēng)換熱比例份額大;二次風(fēng)的少量改變所占二次風(fēng)換熱比例份額小。一次風(fēng)少量改變所吸取的熱量較大,故一次風(fēng)溫和一次風(fēng)量的變化對(duì)空氣預(yù)熱器的換熱效果影響極大。

5 防止冷端腐蝕的措施

(1)按規(guī)定調(diào)整送風(fēng)量、溫度,防止煙氣氧量太大而增加煙氣硫酸濃度,降低一次風(fēng)壓、減少空氣預(yù)熱器漏風(fēng),減輕空氣預(yù)熱器低溫腐蝕現(xiàn)象。根據(jù)鍋爐主控信號(hào),監(jiān)視調(diào)整送風(fēng)量,維持空氣預(yù)熱器前氧量符合規(guī)定。

(2)根據(jù)入爐煤質(zhì)含硫量,調(diào)整暖風(fēng)器汽量,控制空氣預(yù)熱器冷端金屬溫度(風(fēng)煙溫度和的平均值)不低于嚴(yán)重腐蝕溫度。

原煤中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與煙氣露點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表4;機(jī)組負(fù)荷變化時(shí),必須根據(jù)空氣預(yù)熱器出口煙溫及時(shí)調(diào)整,具體見(jiàn)表5。

(3)鍋爐在燃油過(guò)程中(包括機(jī)組啟動(dòng))應(yīng)控制空氣預(yù)熱器入口風(fēng)溫在55℃以上。

表4 原煤中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與煙氣露點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

表5 硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和冷端金屬溫度

(4)保證吹灰器的正常投運(yùn),合理安排鍋爐吹灰,加強(qiáng)吹灰前的疏水工作,在吹灰前均應(yīng)徹底疏水。

(5)停爐后及時(shí)檢查空氣預(yù)熱器內(nèi)部情況,修復(fù)受熱面,調(diào)整密封片,降低空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率。

6 結(jié)論

換熱原件搪瓷改造后適應(yīng)了煤種硫分的變化,有效地防止了冷端腐蝕,杜絕了空氣預(yù)熱器堵灰,保證了換熱效果和空氣預(yù)熱器差壓。