600MW鍋爐空氣預(yù)熱器在線水洗方法

王偉年

(華陽電業(yè)有限公司漳州后石火電廠，福建漳州　363105)

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600MW鍋爐空氣預(yù)熱器在線水洗方法

王偉年

(華陽電業(yè)有限公司漳州后石火電廠，福建漳州363105)

摘要:分析了鍋爐空氣預(yù)熱器水洗的必要性及在線水洗的可行性，提出了空氣預(yù)熱器水洗的兩種方法，重點(diǎn)論述了空氣預(yù)熱器在線水洗的操作過程。空氣預(yù)熱器水洗過程中的廢水參數(shù)及水洗后的運(yùn)行參數(shù)表明，水洗效果良好，保證了機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞:600 MW機(jī)組;空氣預(yù)熱器;在線水洗;排煙脫硝

1　空氣預(yù)熱器水洗的必要性及在線水洗的可行性

鍋爐空氣預(yù)熱器(以下簡稱空預(yù)器)是利用煙氣余熱提高進(jìn)入爐膛空氣溫度的設(shè)備，其運(yùn)行效果直接影響鍋爐的效率。為減少煙氣中NOx對(duì)空氣的污染，在空預(yù)器上游配置了排煙脫硝裝置。脫硝裝置中未完全反應(yīng)的氨氣(也稱逃逸的氨)伴隨煙氣與氧化硫形成硫酸銨復(fù)合物，此物質(zhì)為黏狀物，很容易沉積在空預(yù)器換熱鰭片上，造成空預(yù)器差壓上升，引風(fēng)機(jī)電流增加，機(jī)組被迫降負(fù)荷或停運(yùn)。按鍋爐廠家的要求，空預(yù)器煙氣側(cè)進(jìn)出口差壓達(dá)到2500 Pa以上時(shí)需對(duì)其進(jìn)行水洗。雖然空預(yù)器日常清洗時(shí)可采用蒸汽吹灰器定期吹除積灰，但效果并不理想，并且隨著環(huán)保指標(biāo)的日趨嚴(yán)格，NOx排放限值更低，導(dǎo)致噴氨量大幅增加，空預(yù)器堵塞會(huì)更加頻繁，因此，機(jī)組停運(yùn)時(shí)有必要用大量的清水清除污物［1］。

沉積在空預(yù)器換熱鰭片表面上的黏狀物，直接用水進(jìn)行清洗時(shí)，酸性成分與水發(fā)生反應(yīng)，使經(jīng)過換熱鰭片的清洗水呈酸性甚至強(qiáng)酸性(pH值為2～3)，會(huì)對(duì)設(shè)備造成嚴(yán)重腐蝕，必須增加化學(xué)清洗藥品。如某電廠空預(yù)器水洗時(shí)加入清洗預(yù)膜劑EC3415A，該預(yù)膜劑含有聚磷(可作為緩蝕保護(hù))、有機(jī)分散劑(可增加水洗的能力及效果)和表面活性劑等。清洗過程中，該清洗藥品提供NaOH基礎(chǔ)pH環(huán)境，由表面活性劑先行清除鰭片金屬表面上的油分及脂類，再由分散劑絮凝微細(xì)粒子將之帶離金屬表面;同時(shí)，腐蝕抑制劑在金屬表面形成均勻且致密的鈍化層，可防止水洗廢液中硫酸銨復(fù)合物的腐蝕性攻擊。

空預(yù)器水洗可采用機(jī)組停運(yùn)時(shí)水洗和機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)停運(yùn)單側(cè)風(fēng)組在線水洗2種方法，2種水洗效果相同，僅在操作方面有些差別。能否實(shí)施在線水洗，關(guān)鍵在于鍋爐設(shè)計(jì)的風(fēng)煙系統(tǒng)是否配置能夠?qū)蝹?cè)空預(yù)器完全隔離的風(fēng)煙擋板［2］。停機(jī)水洗操作相對(duì)較簡單，機(jī)組停運(yùn)且空預(yù)器冷卻后即可開始進(jìn)行;而在線水洗需要降低機(jī)組負(fù)荷到35％額定負(fù)荷，退出單側(cè)風(fēng)組，操作相對(duì)復(fù)雜。從經(jīng)濟(jì)方面核算:若采取停機(jī)水洗的方式，機(jī)組啟、停1次的費(fèi)用約為500萬元;若采取在線水洗的方式，可選擇在電網(wǎng)低谷(如周末、節(jié)假日)時(shí)提前向調(diào)度部門申請(qǐng)，統(tǒng)一平衡全廠各機(jī)組的負(fù)荷，清洗時(shí)間僅需2 d，不會(huì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失，節(jié)能效果顯著。

2　主設(shè)備概況

某電廠4×600 MW機(jī)組配置的鍋爐為變壓運(yùn)行、輻射、一次中間再熱、全燃煤或50％燃煤+50％重油混燒、雙切圓燃燒、露天布置、平衡通風(fēng)、超臨界參數(shù)直流鍋爐。鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)配備2臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)式軸流送風(fēng)機(jī)、2臺(tái)離心式雙速引風(fēng)機(jī)、2臺(tái)離心式一次風(fēng)機(jī)、5臺(tái)直吹式中速磨煤機(jī)、2臺(tái)三分倉回轉(zhuǎn)式空預(yù)器及2臺(tái)蒸汽式暖風(fēng)器。同步配備了低氮燃燒器、選擇性催化還原(SCR)脫硝裝置、靜電除塵器(ESP)、海水脫硫裝置(FGD)、海水排放氧化槽等環(huán)保設(shè)施。鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)流程如圖1所示。

3　空預(yù)器在線水洗操作過程

空預(yù)器水洗水源采用廠內(nèi)工業(yè)水，并安裝有水洗升壓泵，水洗過程中可根據(jù)需要調(diào)整化學(xué)藥品的加入量。水洗只能單側(cè)進(jìn)行，水洗排放的廢水通過空預(yù)器下方的灰斗臨時(shí)排放管排入機(jī)組廢水槽，并通過排污泵打至廠內(nèi)廢水站統(tǒng)一處理。水洗系統(tǒng)流程如圖2所示。

圖1　鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)流程

圖2　空預(yù)器水洗系統(tǒng)流程

3.1水洗前確認(rèn)項(xiàng)目

(1)水洗藥品準(zhǔn)備(機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)若空預(yù)器壓差小于3000 Pa，廠家建議采用5 t的水洗藥劑進(jìn)行清洗;若空預(yù)器壓差大于3000 Pa，采用6 t的水洗藥劑進(jìn)行清洗)，工業(yè)水準(zhǔn)備(大約需要8 000 t)，廢水池準(zhǔn)備(按照工業(yè)水量準(zhǔn)備)。

(2)水洗加藥泵、水洗升壓泵試轉(zhuǎn)合格，2臺(tái)機(jī)組排水泵均可投用。

(3)空預(yù)器灰傳送器底盤拆開并確認(rèn)傳送器及灰斗內(nèi)無積灰，廢水排放臨時(shí)配管已接好。

(4)確認(rèn)送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)出口疏水管無堵塞后接上排水管。

(5)空預(yù)器氣動(dòng)馬達(dá)試轉(zhuǎn)合格且油杯內(nèi)油已加滿。

(6)與水洗相關(guān)的電動(dòng)閥門、氣動(dòng)閥門及擋板均可正常使用。

(7)一次熱風(fēng)擋板差壓變送器校驗(yàn)準(zhǔn)確，二次熱風(fēng)擋板裝臨時(shí)就地差壓計(jì)，空預(yù)器出口煙道裝臨時(shí)負(fù)壓計(jì)。

(8)關(guān)閉水洗側(cè)空預(yù)器傳送器入口手動(dòng)閘門，開啟水洗側(cè)空預(yù)器傳送器入口氣動(dòng)擋板。

(9)在排水管上安裝掛片進(jìn)行水洗腐蝕速率的監(jiān)控。

3.2水洗側(cè)空預(yù)器冷卻

(1)機(jī)組降負(fù)荷到35％額定負(fù)荷(210 MW)，機(jī)組控制模式由協(xié)調(diào)模式“CC”切換為鍋爐輸入模式“BI”。因負(fù)荷低，盡量保持中間層2臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，投入2層煤粉燃燒器的點(diǎn)火器穩(wěn)燃。退出暖風(fēng)器及水洗側(cè)空預(yù)器的吹灰器，并且爐膛吹灰器吹灰完成。

(2)將水洗側(cè)引風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)葉置手動(dòng)，緩慢關(guān)至全關(guān)后停止水洗側(cè)引風(fēng)機(jī)，并確認(rèn)其出口煙氣擋板聯(lián)鎖全關(guān)。

(3)手動(dòng)關(guān)閉水洗側(cè)電除塵器入口煙氣擋板，關(guān)閉水洗側(cè)脫硫塔海水電動(dòng)閥，將水洗側(cè)一次風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)葉置手動(dòng)，緩慢關(guān)小并保持空預(yù)器一次風(fēng)壓為10～20 kPa，注意避免運(yùn)行側(cè)熱風(fēng)回流至水洗側(cè)。

(4)關(guān)閉水洗側(cè)空預(yù)器出口一次熱風(fēng)擋板，保持熱風(fēng)擋板前、后差壓在300 Pa以上;關(guān)閉水洗側(cè)空預(yù)器入口煙氣擋板，空預(yù)器開始利用送風(fēng)機(jī)冷卻。

(5)將水洗側(cè)送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉置手動(dòng)，緩慢將開度關(guān)至25％。注意監(jiān)視送風(fēng)機(jī)A/B的出口壓力、風(fēng)箱與爐膛差壓。

(6)水洗側(cè)空預(yù)器出口一、二次風(fēng)溫及出口煙溫均降至100℃以下，觀察10 min后溫度不再上升時(shí)，空預(yù)器冷卻結(jié)束。

(7)將水洗側(cè)送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度關(guān)至15％，手動(dòng)關(guān)閉水洗側(cè)空預(yù)器出口二次風(fēng)擋板。注意保證爐內(nèi)氧量足夠(氧量控制修正至5％)，防止因不完全燃燒和爐膛溫度低而滅火。

(8)關(guān)閉送風(fēng)機(jī)出口聯(lián)絡(luò)風(fēng)擋板。

3.3水洗側(cè)空預(yù)器水沖洗

(1)打開水洗側(cè)空預(yù)器入口風(fēng)道及出口煙道疏水閥，確認(rèn)各疏水管道暢通。確認(rèn)運(yùn)行側(cè)空預(yù)器水洗排污閥關(guān)閉、水洗側(cè)空預(yù)器排污閥全開。開啟水洗側(cè)空預(yù)器出口煙道人孔門，以便觀察灰斗內(nèi)是否滿水。

(2)啟動(dòng)水洗側(cè)空預(yù)器氣動(dòng)馬達(dá)并停止電動(dòng)馬達(dá)。開啟水洗泵入口閥及最小流量控制閥，啟動(dòng)水洗升壓泵，運(yùn)行正常后開啟其出口閥。緩慢打開水洗側(cè)空預(yù)器冷端水洗蝶閥，并調(diào)整冷端水洗壓力為50 kPa，確認(rèn)排污管出水正常; 10 min后漸漸開大，使水洗壓力達(dá)500 kPa，清洗水流量控制在200 m3/h。切換至熱端水洗時(shí)工業(yè)水壓力控制在450 kPa，清洗水流量控制在180～200 m3/h。水洗期間注意檢查灰斗水位，防止?jié)M水到水平煙道。

(3)啟動(dòng)加藥系統(tǒng)并調(diào)整加藥流量及投加藥品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。按投加藥品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)需要，設(shè)定加藥泵的流量，并盡量維持沖洗水泵的流量為200～250 m3/h。例如:投加藥品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.100％，保持加藥泵流量在200 L/h左右;投加藥品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.175％，則保持加藥泵流量在370 L/h左右。

(4)第1階段:冷端開始水洗1 h后，切換為熱端水洗1 h(冷、熱端交替各1 h，共計(jì)4 h)。因?yàn)榍逑闯跗谒欧诺膹U液含有較多的硫化物且濁度較大，添加的藥品無法有效發(fā)揮其功能，所以不加藥品。冷端和熱端清洗的第1個(gè)小時(shí)工業(yè)水量提高到250 m3/h，目的是稀釋廢液，降低硫化物含量及濁度，以提高廢水的pH值。又因冷端和熱端的第1個(gè)小時(shí)清洗提高了水量，大量工業(yè)水將空預(yù)器清洗得較干凈，所排廢液的硫化物含量及濁度已降低，因此冷端和熱端清洗的第2小時(shí)，投加藥品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為0.100％，以增強(qiáng)清洗效果。

(5)第2階段:冷端水洗2 h后，切換至熱端水洗2 h。第2階段4 h投加藥品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.175％，目的是盡快對(duì)空預(yù)器換熱鰭片上清洗后的金屬表面進(jìn)行腐蝕控制及鈍化。

(6)第3階段:冷端水洗1 h后，切換至熱端水洗1 h(冷、熱端交替各1 h，共計(jì)4 h)。第3階段4 h投加藥品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.100％，目的是對(duì)空預(yù)器換熱鰭片等金屬設(shè)備進(jìn)行腐蝕抑制、鈍化及預(yù)膜保護(hù)。第3階段結(jié)束后，依水質(zhì)分析情況判斷是否進(jìn)行第4階段水洗(同第3階段)。

空預(yù)器冷端和熱端水洗閥門的切換操作，均采用先冷端、后熱端的原則。水洗時(shí)長、沖洗水量及加藥量等見表1。

(7)水洗前2個(gè)階段每小時(shí)化驗(yàn)1次水質(zhì)數(shù)據(jù)(pH值、濁度及電導(dǎo)率)，第3階段加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測的頻次，改為每0.5 h化驗(yàn)1次。當(dāng)空預(yù)器冷、熱端排放液濁度均小于100 NTU，pH值比清洗工業(yè)水小0.5且電導(dǎo)率比清洗工業(yè)水小50 μS/cm時(shí)，切換至冷端繼續(xù)清洗0.5 h后，水洗結(jié)束。

(8)停運(yùn)水洗泵，關(guān)閉其入口閥、出口閥和再循環(huán)閥，開啟水洗管道排污閥將水洗管道內(nèi)的積水放盡，存水放盡后關(guān)閉水洗管路上的各個(gè)閥門。

3.4水洗側(cè)空預(yù)器烘干及風(fēng)組恢復(fù)

表1　空預(yù)器水洗過程水量及加藥量

(1)空預(yù)器在線水洗后，必須盡快對(duì)空預(yù)器進(jìn)行烘干。為保證燃燒空氣的品質(zhì)并減少煙氣中的雜質(zhì)在換熱鰭片上沉積(因煙氣擋板無法關(guān)閉嚴(yán)密)，空預(yù)器越干燥越好。按經(jīng)驗(yàn)，烘干時(shí)間應(yīng)大于10 h。

(2)啟動(dòng)水洗側(cè)空預(yù)器電動(dòng)馬達(dá)并停止氣動(dòng)馬達(dá)，對(duì)水洗側(cè)暖風(fēng)器蒸汽管路進(jìn)行暖管。

(3)在排放口沒有水流出時(shí)，關(guān)閉空預(yù)器水洗排污閥，開啟空預(yù)器傳送器下灰手動(dòng)閘板，打開水洗側(cè)空預(yù)器出口二次風(fēng)擋板前人孔門。

(4)投入水洗側(cè)暖風(fēng)器系統(tǒng)，水洗側(cè)送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度保持在15％左右，暖風(fēng)器出口風(fēng)溫在80℃以上，水洗側(cè)空預(yù)器開始烘干。

(5)當(dāng)水洗側(cè)空預(yù)器烘干3 h后，關(guān)閉空預(yù)器出口二次風(fēng)擋板前人孔門，并打開水洗側(cè)空預(yù)器出口二次風(fēng)擋板。

(6)逐漸將水洗側(cè)送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度開至25％左右，盡量提高暖風(fēng)器出口風(fēng)溫。

(7)在水洗側(cè)空預(yù)器出口二次風(fēng)溫大于80℃的情況下保持烘干12 h。

(8)檢查確認(rèn)空預(yù)器出口煙道干燥后關(guān)閉人孔門，檢查確認(rèn)灰斗下灰口干燥后關(guān)閉下灰手動(dòng)閘門，檢查確認(rèn)水洗側(cè)風(fēng)機(jī)出口風(fēng)箱內(nèi)沒有水流出后關(guān)閉排污手動(dòng)閥。烘干過程結(jié)束。

(9)開啟水洗側(cè)電除塵器入口煙氣擋板，開啟水洗側(cè)出口一次熱風(fēng)擋板，開啟空預(yù)器入口煙氣擋板，啟動(dòng)水洗側(cè)引風(fēng)機(jī)，兩側(cè)風(fēng)組調(diào)整平衡，開啟送風(fēng)機(jī)出口聯(lián)絡(luò)風(fēng)擋板。穩(wěn)定2h后，對(duì)鍋爐進(jìn)行1次全面吹灰，再安排另一側(cè)空預(yù)器水洗。

4　空預(yù)器水洗效果分析

4.1水洗過程中的廢水參數(shù)監(jiān)控(以A側(cè)空預(yù)器為例)

(1)從圖3可以看出，水洗4 h后，冷端和熱端的電導(dǎo)率分別從2 100 μS/cm和2 260 μS/cm降到469 μS/cm和430 μS/cm左右，最后維持在260 μS/cm左右，說明廢水中的雜質(zhì)迅速減少，水洗效果明顯。

(2)水洗初期冷端和熱端pH值分別為3.6和3.8，呈酸性，水洗4 h后可維持在6.0～7.0，說明水洗藥劑能夠?qū)λ闯鰜淼乃嵝晕镔|(zhì)很好地進(jìn)行緩沖，對(duì)設(shè)備能夠起到保護(hù)作用。

(3)水洗初期熱端和冷端濁度大于1 000 NTU，水洗4h后，冷端和熱端的濁度分別降至120 NTU和122 NTU，最后降至75 NTU左右，說明沉積物能夠迅速減少，水洗效果良好。

圖3　空預(yù)器A側(cè)水洗參數(shù)變化

4.2空預(yù)器水洗前、后主要參數(shù)對(duì)比

水洗后，空預(yù)器差壓、引風(fēng)機(jī)電流、送風(fēng)機(jī)電流及出口風(fēng)壓等均明顯降低，主要參數(shù)見表2。

4.3水洗掛片腐蝕速率

空預(yù)器水洗后抽出排水管處檢測掛片檢查腐蝕速率，A側(cè)為0.117 mm/a，B側(cè)為0.149 mm/a，均在正常允許范圍內(nèi)(一般認(rèn)為0.254 mm/a以下屬于正常)。

表2　600 MW工況下空預(yù)器水洗前、后運(yùn)行參數(shù)

5　結(jié)束語

綜上所述，通過對(duì)鍋爐空預(yù)器采取機(jī)組正常運(yùn)行中隔離單側(cè)風(fēng)組進(jìn)行在線水洗的方法，可使空預(yù)器的運(yùn)行差壓明顯降低，增強(qiáng)了空預(yù)器的換熱效果，提高了鍋爐效率，并且避免了機(jī)組被迫停運(yùn)，減少了機(jī)組停、開機(jī)的費(fèi)用，大大提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn):

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(本文責(zé)編:劉芳)

王偉年(1973—)，男，福建漳州人，工程師，從事火力發(fā)電廠運(yùn)行技術(shù)管理方面的工作(E-mail: 18959676656@ 163.com)。

作者簡介:

收稿日期:2015－08－31;修回日期:2015－11－17

中圖分類號(hào):TM 621.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B

文章編號(hào):1674－1951(2016)01－0028－04