高壓柱塞泵在線水沖洗技術(shù)在脫硝空預(yù)器上的應(yīng)用

邢希東，程榮新

（1.天津大唐國際盤山發(fā)電有限責(zé)任公司，天津薊縣301900；2.遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧調(diào)兵山112700）

高壓柱塞泵在線水沖洗技術(shù)在脫硝空預(yù)器上的應(yīng)用

邢希東1，程榮新2

（1.天津大唐國際盤山發(fā)電有限責(zé)任公司，天津薊縣301900；2.遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧調(diào)兵山112700）

利用以高壓柱塞泵為核心設(shè)備的在線高壓水沖洗技術(shù)成果，解決了回轉(zhuǎn)式空預(yù)器突發(fā)堵灰的異常情況。針對脫硝空預(yù)器堵灰嚴(yán)重的現(xiàn)象，嘗試了空預(yù)器在線進(jìn)行高壓水沖洗的方法，沖洗效果證明，高壓水在線沖洗可使空預(yù)器煙氣側(cè)的差壓下降，解決了空預(yù)器的堵灰問題，并提出了防范措施。同時，對采用柱塞式高壓泵進(jìn)行在線水沖洗，提出了沖洗操作時需注意的事項及應(yīng)用中存在的問題。

空預(yù)器；柱塞泵；在線；高壓水；沖洗；煙氣；差壓；注意事項

0 概 述

電力行業(yè)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先行行業(yè)，安全高效和環(huán)保是對電力行業(yè)的最基本的要求。隨著達(dá)標(biāo)環(huán)保排放壓力的增大，我國規(guī)定了單機(jī)容量20萬千瓦以上、投運(yùn)年限20年內(nèi)的現(xiàn)役燃煤機(jī)組，需有配套的脫硝設(shè)施。目前，我國大容量發(fā)電機(jī)組中常布置有回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器（簡稱“空預(yù)器”）。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內(nèi)，由于流通空間狹小，很容易造成灰塵的沉積。采用配套的脫硝設(shè)備后，雖然對空預(yù)器本體及吹灰系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)改造，但脫硝系統(tǒng)投運(yùn)后，還是加劇了空預(yù)器的堵灰現(xiàn)象。空預(yù)器堵灰既影響了鍋爐設(shè)備的運(yùn)行安全，也增加了設(shè)備的能耗，降低了電廠效率?？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)）的電流增大、排煙溫度升高，鍋爐效率降低。同時，還使送、引風(fēng)機(jī)喘振增加，甚至?xí)l(fā)鍋爐RB事故。當(dāng)堵灰嚴(yán)重時，將導(dǎo)致機(jī)組無法滿負(fù)荷運(yùn)行，甚至迫使機(jī)組停運(yùn)檢修，對電廠經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生嚴(yán)重影響?？疹A(yù)器因堵灰導(dǎo)致差壓增大后，傳統(tǒng)的蒸汽吹灰或聲波吹灰系統(tǒng)已無法發(fā)揮明顯作用。利用高壓沖洗水在線沖洗技術(shù)，可降低空預(yù)器的差壓，成為不停爐在線處理的主要可行手段?，F(xiàn)對某型空預(yù)器的堵灰原因進(jìn)行分析，并介紹高壓水對空預(yù)器進(jìn)行在線沖洗的成功經(jīng)驗。

1 設(shè)備狀況

1.1 系統(tǒng)布置

某2×600 MW火電機(jī)組采用亞臨界壓力、一次中間再熱、固態(tài)排渣、單爐膛、∏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。機(jī)組中設(shè)置了三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，平衡通風(fēng)。6套制粉系統(tǒng)均為正壓直吹式的制粉系統(tǒng)，配置了ZGM-123型中速磨煤機(jī)。

1.2 脫硝空預(yù)器改造

脫硝SCR反應(yīng)器投運(yùn)后，由于氨逃逸的存在，會加劇空預(yù)器中溫段和冷端的腐蝕和堵灰。因此，需對下游空預(yù)器在防止堵塞和冷段清洗方面作特殊設(shè)計和改造。改造范圍主要包括幾個方面。

（1）改造后，空預(yù)器的換熱面積由4 5032 m2增加到47 189 m2，約增加4.8%；蓄熱元件仍維持原來的三段布置，總高度由860 mm增加到1 910 mm，增加約2.7%。

（2）改造后，空預(yù)器轉(zhuǎn)動重量的計算值（含驅(qū)動裝置及頂部軸承箱、驅(qū)動軸等）由373.12 t增加為423.23 t，增加約13%；驅(qū)動電機(jī)功率由9 k W增加至11kW。

（3）采用性能較好的HS7板型的熱段元件替代原DU板型，高度由原來的780 mm降低至300 mm。

（4）仍利用原中溫段，保持HS7板型不變，高度780 mm不變。

（5）在冷段層，采用HS8板型脫碳鋼度搪瓷表面?zhèn)鳠嵩?，高度由?00 mm增加到830 mm。在冷端采用搪瓷表面的傳熱元件，可隔斷腐蝕物（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。搪瓷層的穩(wěn)定性好，耐磨損，使用壽命長。

（6）在空預(yù)器熱端，新增1臺普通蒸汽吹灰器。冷端吹灰器采用雙介質(zhì)吹灰器，采用蒸汽/高壓水作為吹灰介質(zhì)，新增一套以高壓柱塞泵為核心設(shè)備的高壓水泵系統(tǒng)，供2臺空預(yù)器共用，可進(jìn)行在線隔離或非隔離以及離線水沖洗。

1.3 空預(yù)器高壓水沖洗系統(tǒng)

高壓水沖洗時射流集中，水的剪切強(qiáng)度大，對灰垢的清掃能力比蒸汽更強(qiáng)。同時，高壓水的流速遠(yuǎn)小于蒸汽流速，對空預(yù)器的動能破壞作用比蒸汽小。因此，大部分脫硝空預(yù)器配有高壓水沖洗裝置，供空預(yù)器在線或離線沖洗。某機(jī)組采用了3D2A型高壓沖洗水泵組，該泵組可在現(xiàn)場集成安裝，具有結(jié)構(gòu)緊湊體積小等特點。高壓沖洗水泵組的主要參數(shù)，如表1所示。空預(yù)器高壓水沖洗系統(tǒng)布置，如圖1所示。

表1空預(yù)器高壓沖洗水泵組性能參數(shù)

圖1 空預(yù)器高壓水沖洗系統(tǒng)布置圖

2 空預(yù)器差壓增長趨勢分析

2.1 差壓增長趨勢分析

3號機(jī)組啟動至今，運(yùn)行正常。增加脫硝系統(tǒng)后，對脫硝系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，通過環(huán)保驗收后，開始正常運(yùn)行。從機(jī)組啟動至今，2臺機(jī)組空預(yù)器差壓的變化趨勢圖，如圖2所示。

圖2 機(jī)組啟動后空預(yù)器差壓的變化趨勢

在滿負(fù)荷工況下，空預(yù)器差壓在某年1～3月維持在1.2～5kPa，在該年4月初，隨著脫硝設(shè)備的正常投運(yùn)及高負(fù)荷季節(jié)的到來，空預(yù)器差壓的增長速度加快；尤其到了該年5月，31號空預(yù)器差壓從1.5 kPa快速上升至2.7 kPa，32號空預(yù)器差壓也從1.5 kPa上升至2.1 kPa。經(jīng)比較可知，隨著脫硝設(shè)備的正常運(yùn)行，加快了空預(yù)器差壓的增長速度，而且31號空預(yù)器差壓的增長速度和峰值均超過32號空預(yù)器。

2.2 空預(yù)器堵灰后采取的措施

脫硝設(shè)備投運(yùn)后，因空預(yù)器差壓的快速增加，采取了針對性的解決措施。

（1）逐步縮短空預(yù)器蒸汽吹灰的時間間隔，啟動2臺空預(yù)器連續(xù)吹灰。

（2）將2臺空預(yù)器吹灰閥后的壓力從1.0 MPa提高至1.3 MPa。

（3）適當(dāng)降低脫硝控制效率，減少噴氨量。

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

采取這些措施后，減少堵灰的效果并不明顯，所以，立即開始進(jìn)行高壓水沖洗的準(zhǔn)備工作。

3 空預(yù)器在線高壓水沖洗分析

盤山發(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。經(jīng)過精心準(zhǔn)備，對3號機(jī)組2臺空預(yù)器分別進(jìn)行了兩次在線高壓水沖洗，效果較為明顯，目前滿負(fù)荷工況空預(yù)器差壓已降低至1.8 kPa的可控范圍。

3.1 空預(yù)器沖洗效果分析

3.1.1 高壓水沖洗過程

根據(jù)沖洗系統(tǒng)的要求，空預(yù)器在線高壓水沖洗時，選擇單臺空預(yù)器進(jìn)行沖洗。沖洗期間，2臺空預(yù)器（31號與32號）差壓的變化趨勢，如圖3、圖4所示。

圖3 沖洗期間31號空預(yù)器差壓的變化趨勢

圖4 沖洗期間32號空預(yù)器差壓的變化趨勢

3.1.2 滿負(fù)荷工況下的沖洗效果

在600 MW滿負(fù)荷工況下（總風(fēng)量約1 420 km3/h、總煤量約250 t/h），經(jīng)空預(yù)器在線高壓水沖洗，對沖洗前后空預(yù)器的差壓及風(fēng)機(jī)電流的對比參數(shù)，如表2所示。

從表2數(shù)據(jù)可知，經(jīng)過在線高壓水沖洗后，沖洗的效果很明顯。

（1）在600 MW負(fù)荷下，31號空預(yù)器煙氣側(cè)的差壓能維持在1.8 kPa以下，32號空預(yù)器煙氣側(cè)的差壓能維持在1.6 kPa以下，在可控范圍內(nèi)。

（2）在滿負(fù)荷工況下，當(dāng)空預(yù)器煙氣側(cè)、空氣側(cè)的差壓下降后，三大風(fēng)機(jī)的總電流下降約110 A，每小時可節(jié)電約1 000 kW·h，節(jié)電效果明顯。

（3）空預(yù)器的差壓降至可控范圍內(nèi)，基本消除了引風(fēng)機(jī)喘振、送風(fēng)機(jī)搶風(fēng)、機(jī)組限出力等異常情況，確保了機(jī)組安全運(yùn)行。

4 在線水沖洗時需注意的事項

（1）沖洗前，需首先對高壓沖洗系統(tǒng)的高、低壓管道進(jìn)行沖洗，確認(rèn)高壓泵組出入口的軟管連接牢固和通暢。

表2 滿負(fù)荷工況下空預(yù)器在線高壓水沖洗前后差壓及風(fēng)機(jī)電流等參數(shù)

（2）檢查高壓泵組入口處的Y型濾網(wǎng)，清理底部吹灰器高壓水入口處的過濾器，確認(rèn)過濾器的差壓未超標(biāo)，不會引發(fā)報警信號。高壓柱塞泵入口處濾網(wǎng)沖洗后的效果，如圖5所示。

圖5 高壓柱塞泵入口濾網(wǎng)沖洗后效果圖

（3）就地確認(rèn)手動壓力調(diào)整閥在全開位、溢流閥（或安全閥）在整定位、氣動卸荷閥的氣源正常、開關(guān)試驗正常后，放置在全開位置。

（4）確認(rèn)高壓泵組入水口壓力大于0.15 MPa（1.5 bar）時，“入口壓力低”報警信號消失。手動啟動高壓水泵，在就地PLC控制中，40 s后電機(jī)啟動成功，再過40 s后，自動關(guān)閉氣動卸荷閥。

（5）手動關(guān)閉調(diào)壓截止閥，逐漸對系統(tǒng)加壓，讓泵的出口處壓力大于8 MPa（80 bar），直至使“出口壓力低”的報警信號消失。

（6）繼續(xù)手動調(diào)節(jié)調(diào)壓閥，使泵出口壓力約為21 MPa（額定值）。

（7）確認(rèn)底部吹灰器已經(jīng)退出到位并停止運(yùn)行，手動停泵的指令發(fā)出后，就地PLC自動將氣動卸荷閥打開（泵體泄壓），延時40 s后，高壓水泵電機(jī)自動停止。

（8）高壓沖洗水系統(tǒng)的起壓和泄壓，依靠手動調(diào)節(jié)出口處的壓力調(diào)整閥和卸荷閥。因此，操作時要關(guān)注這2個閥門的動作情況，尤其是啟泵前，必須確認(rèn)手動壓力調(diào)整閥在全開位，防止帶壓啟動。

5 沖洗系統(tǒng)存在的問題及解決措施

5.1沖洗流量不足

查閱高壓泵組的使用說明書，當(dāng)泵組壓力為22 MPa時，對應(yīng)的流量為12 m3/h。高壓柱塞泵的主要部件布置，如圖6所示。經(jīng)現(xiàn)場實測，沖洗時的實際流量僅4～5 m3/h，說明沖洗水流量遠(yuǎn)沒有達(dá)到設(shè)計值。分析后，認(rèn)為吹灰器6個噴嘴可能有部分堵塞。因為空預(yù)器的蒸汽吹灰器和高壓水吹灰器都采用半伸縮式吹灰器，帶有噴嘴的前半部分吹灰管一直處于空預(yù)器冷端煙氣通道中，并且噴嘴介質(zhì)方向與煙氣逆向，更易造成堵塞。

圖6 高柱塞泵主要部件布置圖

通過咨詢，目前安裝在空預(yù)器高壓水吹灰器的噴嘴屬于舊式噴嘴，霧化效果和防堵灰性能較差，待停爐后，應(yīng)對噴嘴進(jìn)行檢查和處理，加裝防堵灰裝置或更換為新型噴嘴。

需要注意的是，進(jìn)入空預(yù)器的高壓沖洗水如果達(dá)到設(shè)計流量或大幅增加了流量，在沖洗時應(yīng)重點監(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)的變化幅度，應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定決定是否停止沖洗。

5.2 沖洗水壓力低

根據(jù)國外泵組運(yùn)行的經(jīng)驗，當(dāng)高壓水的壓力為17.5 MPa時，即可滿足在線沖洗的要求，但在國內(nèi)，已將高壓水的壓力值定為20 MPa（電機(jī)功率90 kW）時，沖洗效果還不明顯，將泵出口壓力提高至28 MPa（電機(jī)功率130 k W）后，沖洗的效果較好。

5.3 需更改沖洗水水源

目前，該高壓沖洗系統(tǒng)使用爐側(cè)工業(yè)水做為高壓沖洗水水源，水中泥沙較多，高壓水泵入口處的濾網(wǎng)容易被堵塞（要求泵入口的壓力不得低于0.15 MPa）。同時，水質(zhì)呈弱堿性，不符合設(shè)備要求?，F(xiàn)已制定了更改水源方案。

6 結(jié) 語

在燃煤鍋爐機(jī)組中，回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的堵灰現(xiàn)象是比較常見的，現(xiàn)采取在線水沖洗方法，基本上解決了空預(yù)器差壓高的問題，在線沖洗后的效果明顯。確保機(jī)組的運(yùn)行安全，提升了經(jīng)濟(jì)效益。

［1］邢希東.回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器吹灰系統(tǒng)及改進(jìn)經(jīng)驗介紹［J］.鍋爐技術(shù)，2008（02）：68-74.

［2］邢希東.600 MW火電機(jī)組降低廠用電率措施［J］.中國電力，2007（09）：60-64.

Application of High-Pressure Piston Pump Online Water Wash Technology in the Denitrification Air Pre-heater

XING Xi-dong1，CHENG Rong-xin2

（1.Tianjin Datang International Panshan Power Generation Co.，Ltd.，Ji County 301900，Tianjin，China；2.LiaoNing Diaobingshang Coalgangue power Plant Co.，Ltd.，Diaobingshan 112700，Liaoning，China）

This paper describes the use of high-pressure piston pump for the core equipment online high-pressure water wash technology achievements，which solves 600MW unit rotary air preheater sudden blockage.As to the ash clogging of the denitrification air preheater，air preheater online high pressure washing method is attempted.The result shows the high pressure water online washing can decrease the pressure difference of air preheater on gas side，resolve the ash blocking.A precaution is proposed.Meanwhile notices and problems of application is proposed when piston pump needs online water washing.

air pre-heater；piston bump；online；high-pressure water；washing；flue gas；differential pressure；precautions

TM621.7

：A

1672-0210（2015）01-0045-05

2014-09-01

邢希東（1976-），男，高級工程師，大學(xué)本科，長期從事火力發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)和節(jié)能方面的管理工作。