鍋爐風(fēng)帽吹灰器改造分析

鄧全勝

(中國大唐集團公司寧夏分公司，寧夏 銀川 750002)

鍋爐風(fēng)帽吹灰器改造分析

鄧全勝

(中國大唐集團公司寧夏分公司，寧夏 銀川 750002)

某發(fā)電公司由于煤質(zhì)發(fā)生變化，鍋爐水平煙道出現(xiàn)明顯積灰，影響機組安全運行。為此對鍋爐進行風(fēng)帽吹灰器改造，通過對改造效果的對比分析，指出改造中存在的問題，為進一步優(yōu)化改造提供依據(jù)。

風(fēng)帽吹灰器；改造；分析

1 鍋爐概況

某發(fā)電公司DG2070/17.5-Π6型鍋爐由東方鍋爐股份有限公司(簡稱東鍋)制造，為亞臨界、自然循環(huán)、前后墻對沖燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架的Π型汽包鍋爐。配備東方汽輪機廠NZK600-16.7/538/538型直接空冷汽輪機和東方電機廠QFSN-600-2-22C型發(fā)電機,采用額定功率600 MW[1]。

空氣預(yù)熱器采用三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，單臺空氣預(yù)熱器能夠滿足60%BMCR負荷。

制粉系統(tǒng)為正壓直吹式中速磨系統(tǒng)，配置6臺HP1003型磨煤機，正常情況下5臺運行，1臺備用。每臺磨煤機有5根一次風(fēng)管,對應(yīng)5臺旋流煤粉燃燒器。

旋流煤粉燃燒器為DBC-OPCC型低NOx旋流煤粉燃燒器，爐膛前后墻各布置3層，每層各5臺，總共30臺。燃燼風(fēng)噴口布置最上層燃燒器上面，前后墻每層各5個，總共10個，距離最上層煤粉燃燒器中心線4 000 mm。燃燒器各層間距為4 400 mm,列間距為3 680 mm，外側(cè)燃燒器到側(cè)墻水冷壁中心線距離為2 990 mm。在A層燃燒器中布置等離子點火裝置，其他各層燃燒器內(nèi)，布置點火油槍及高能點火器。

2013年9月，配合6號爐脫硝改造，B、C、D、E、F層25臺燃燒器采用低NOx軸向旋流燃燒器(LNASB)，A層5臺燃燒器繼續(xù)使用原東鍋外濃內(nèi)淡型低NOx旋流煤粉燃燒器(DBC-OPCC型)，安裝位置不變。燃燒器上部布置20個燃燼風(fēng)(OFA)風(fēng)口，20個燃燼風(fēng)調(diào)風(fēng)器分別布置在前后墻上。最上層煤粉燃燒器中心線到燃燼風(fēng)調(diào)風(fēng)器中心線的距離為7 550 mm。

脫硝系統(tǒng)采用液氨制備脫硝還原劑，選擇性催化還原法(SCR)脫硝裝置。在試驗煤種及BMCR工況、100%煙氣量處理條件下脫硝總效率大于80%。SCR部分的催化劑層數(shù)按3層設(shè)計，當(dāng)預(yù)裝1層時脫硝效率為50%，添加附加層后脫硝效率為80%以上。

2 運行現(xiàn)狀

5號爐自從2014年7月14日A級檢修結(jié)束后，配合脫硝工程，對B、C、D、E、F層25臺燃燒器及燃燼風(fēng)進行改造，為控制NOx含量，25臺燃燒器改造為低氮燃燒器，增加了燃燼風(fēng)比例，同時燃燼風(fēng)層比原位置提高3.55 m，為控制燃煤成本，A、B、C、D倉為清水營、石槽村、靈新、新井等灰熔點較低煤種， E、F倉為少量摻配灰熔點較高小礦煤，平均硫分2.4%左右。由于入廠煤普遍存在灰熔點偏低的情況，導(dǎo)致鍋爐積焦、水平煙道結(jié)焦積灰[2]，入廠煤灰熔點統(tǒng)計見表1。

表1 入廠煤灰熔點統(tǒng)計 ℃

燃用煤種本地大礦煤(清水營、石槽村、靈新、新井)較多,煤種灰熔點化驗報告均為1 200 ℃以下，而爐膛溫度在滿負荷時基本都在1 200 ℃以上，甚至能達到1 400 ℃以上；經(jīng)過多次配煤調(diào)整分析，在煤種灰熔點低于1 260 ℃時鍋爐容易結(jié)焦，特別是對脫硝低氮燃燒器改造的鍋爐，增加燃燼風(fēng)后，主燃燒區(qū)域缺氧燃燒，部分可燃物在爐膛出口處繼續(xù)燃燒，導(dǎo)致屏式過熱器(屏過)、高溫過熱器(高過)、高溫再熱器(高再)、SCR反應(yīng)器處結(jié)焦積灰嚴重[3]，同時這也是造成屏過、高過壁溫高的原因。

而為了控制脫硝環(huán)保參數(shù)，鍋爐運行氧量偏低，爐內(nèi)還原性氣氛較強[4]，煤的灰熔點就會進一步下降，鍋爐更容易結(jié)焦，當(dāng)SCR反應(yīng)器處堵塞嚴重，影響反應(yīng)效果，這時控制環(huán)保參數(shù)，必須進一步降低鍋爐氧量，增大噴氨量，造成鍋爐結(jié)焦、積灰進一步嚴重，空預(yù)器堵塞也會進一步惡化，對鍋爐的安全運行造成較大影響。

正常運行期間，受到燃煤限制，如果機組負荷連續(xù)在550 MW以上運行時，鍋爐吹灰結(jié)束后維持不到6 h，必須進行吹灰，否則煙道積灰現(xiàn)象明顯，鍋爐轉(zhuǎn)向室負壓由-0.2 kPa增大至-0.75 kPa，引風(fēng)機電流550 A左右升高至620 A，鍋爐風(fēng)量最大只能維持在2 200 t/h，無法滿足正常運行需要。

從SCR內(nèi)部觀察，發(fā)現(xiàn)大部分積灰呈“爆米花”狀，存留在催化劑上部濾網(wǎng)，嚴重影響風(fēng)煙系統(tǒng)、SCR設(shè)備的正常運行。

3 改進措施

首先優(yōu)化配煤方式，混煤的煤灰軟化溫度大于1 300 ℃。檢修后進行鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗，保證鍋爐在最佳狀況下運行[5]。其次加裝風(fēng)帽吹灰器，減少水平煙道積灰，以下重點介紹風(fēng)帽吹灰器。

目前國內(nèi)大多數(shù)已投運的鍋爐均存在水平煙道積灰的問題。其主要原因是該處存在煙氣回流區(qū)，致使靠近水平煙道底部的煙氣流速低于煙氣中粉塵懸浮的臨界流速，造成煙氣中的粉塵沉降并堆積在水平煙道上。隨著積灰高度的增加，該部位的煙氣流通面積不斷減小、回流區(qū)逐漸縮小、煙氣流速也不斷升高，當(dāng)煙氣流速高于煙塵懸浮的臨界流速后，該過程便達到一個動態(tài)平衡狀態(tài)，之后煙氣攜帶粉塵流動，水平煙道的積灰便不再增長[3]。

水平煙道上長時間大量積灰可導(dǎo)致水平煙道底部設(shè)備變形和水平煙道上方對流受熱面磨損加劇，為此采用在水平煙道底部布置一定數(shù)量的風(fēng)帽，利用蒸汽進行吹掃，防止水平煙道積灰。根據(jù)現(xiàn)場積灰部位及空間位置等實際情況，在折焰角上部間隔布置兩排吹掃噴嘴,如圖1所示。

風(fēng)帽式吹掃噴嘴為柱狀，噴嘴上開孔，與水平煙道底面垂直方向布置。投入吹灰時為減小受熱面磨損，在噴嘴周圍加裝防磨蓋板，同時蒸汽方向與水平煙道底部近似平行，利用高溫高壓蒸汽對積灰進行吹掃并被流動煙氣帶走，如圖2所示。為調(diào)節(jié)和檢修需要，在母管上設(shè)置手動關(guān)斷閥，在每支管上設(shè)置電動關(guān)斷閥、手動調(diào)節(jié)閥和就地壓力表。

吹掃系統(tǒng)蒸汽從吹灰母管引出( 減壓站之后)，吹灰母管的吹灰蒸汽參數(shù)一般為2.5～3 MPa，300～350 ℃。

圖1 風(fēng)帽吹灰裝置流程圖

圖2 風(fēng)帽吹灰位置圖

4 改造效果

a.風(fēng)帽吹灰器調(diào)試結(jié)束后每周吹灰1次，爐膛負壓瞬間增至最大+372 Pa,1、2號引風(fēng)機電流均增加10 A左右，鍋爐轉(zhuǎn)向室負壓均增大2 kPa左右，水平煙道人孔門大量冒灰，30 s后逐漸恢復(fù)正常。

b.吹灰前后鍋爐轉(zhuǎn)向室左側(cè)低再前煙溫降低7～15 ℃，低過前煙溫降低8 ℃；右側(cè)低再前煙溫降低10～23 ℃，低過前煙溫降低6～11 ℃。

c.吹灰前后轉(zhuǎn)向室煙氣壓力降低0.2 kPa左右，過熱、再熱減溫水量減少8～12 t/h，效果較為明顯。

d.由于機組檢修后進行了鍋爐燃燒調(diào)整和配煤限制，控制煤種灰熔點，沒有出現(xiàn)鍋爐爐膛、水平煙道結(jié)焦情況，而且水平煙道積灰量較小，爐膛出口煙氣通流面積正常。

e.吹灰結(jié)束后檢查1、2號SCR催化劑上部，沒有明顯“爆米花”狀焦粒增加。

5 結(jié)束語

a.吹灰初期對爐膛壓力影響較大，冒灰嚴重，容易造成人員燙傷，存在一定風(fēng)險，吹灰過程中不得開啟水平煙道人孔門，不得進行鍋爐燃燒情況檢查。

b.風(fēng)帽吹灰器水平布置間距過大，吹灰效果不理想，建議繼續(xù)優(yōu)化改造。

c.吹灰疏水設(shè)計不合理，疏水與風(fēng)帽吹灰器相連，導(dǎo)致疏水過程中部分水進入吹灰器，需要進行優(yōu)化改造。

d.風(fēng)帽吹灰器供汽手動門位置不合理，操作困難，容易發(fā)生墜落危險，需要改變位置或搭設(shè)平臺。

[1] 東方鍋爐股份有限公司.DG-2070/17.5-П6型鍋爐說明書[Z].2003.

[2] 綦明明,肖 靜,冷 杰.600 MW亞臨界機組綜合升級改造后鍋爐性能探討[J].東北電力技術(shù)，2014,35(11):37-39.

[3] 李衍平.300 MW煤粉鍋爐結(jié)焦原因分析[J].東北電力技術(shù)，2016,37(9):38-40.

[4] 姚文達．鍋爐燃燒設(shè)備[M]．北京：中國電力出版社，2000：321-327.

[5] 高繼錄，陳曉利，張艷友．600 MW超臨界空冷機組鍋爐燃燒調(diào)整試驗研究[J].東北電力技術(shù)，2014,35(7):36-38.

歡迎投稿

Analysis of a Boiler Sootblower Transformation

Deng Quansheng

(China Datang Group Co., Ltd.，Ningxia branch, Ningxia, Yinchuan 750002,China)

Due to the change of the coal quality in a power plant, there is obvious ash accumulation in the horizontal flue of the boiler, which affects the safety and economic operation of the unit. The boiler hood sootblowers transformation, through comparing transformation effect analysis,it points out the existing problems to further provide a basis for optimization of transformation.

cap soot blower; modification; analysis

TM621.3

A

1004-7913(2017)08-0034-03

鄧全勝(1971)，男，助理工程師/高級技師，從事電廠鍋爐專業(yè)技術(shù)管理工作。

2017-05-04)