300MWCFB鍋爐空預(yù)器積灰原因分析及改進措施

劉曉婷

摘 要：空預(yù)器是鍋爐的重要組成部分，空預(yù)器積灰問題直接影響系統(tǒng)運行效果，積灰將導(dǎo)致鍋爐經(jīng)濟指標(biāo)下降及檢修成本上升。本文通過對300MW等級CFB機組空預(yù)器存在問題原因進行深刻分析并經(jīng)過治理，最終消除空預(yù)器存在的問題，指標(biāo)得到了提升。

關(guān)鍵詞：300MWCFB鍋爐;空預(yù)器;解決措施

中圖分類號：TM621.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）19-0149-02

0 概述

某電廠為DG1069/17.4型單汽包、自然循環(huán)的循環(huán)流化床機組。鍋爐主要由三部分構(gòu)成：一個膜式水冷壁爐膛，三臺汽冷式旋風(fēng)分離器、一個由汽冷包墻包覆的尾部豎井（HRA）。爐內(nèi)前墻布置屏式過熱器管屏12片、屏式再熱器管屏6片，后墻布置水冷蒸發(fā)屏2片。

鍋爐給煤口8個，沿寬度方向均勻布置在前墻水冷壁下部收縮段。爐膛底部水冷風(fēng)室由水冷壁管彎制圍成，風(fēng)室兩側(cè)布置有一次熱風(fēng)道，采用從風(fēng)室兩側(cè)進風(fēng)的方式;空預(yù)器一二次風(fēng)出口均在兩側(cè)，一次熱風(fēng)道布置較為簡單。爐膛下部左右側(cè)一次風(fēng)道內(nèi)分別布置點火燃燒器兩臺，爐膛密相區(qū)水冷壁前后墻分別設(shè)置床上點火油槍4支。4個排渣口布置于爐膛后水冷壁下部，配套4臺滾筒式冷渣器。

爐膛與尾部豎井之間布置汽冷式旋風(fēng)分離器三臺，下部各布置一臺“J”閥回料器，回料器為一分為二結(jié)構(gòu)。尾部采用雙煙道結(jié)構(gòu)，前煙道布置了兩組低溫再熱器，后煙道從上到下依次布置兩組高溫過熱器、兩組低溫過熱器，向下前后煙道合成一個，在其中布置有兩組螺旋鰭片管式省煤器和臥式空氣預(yù)熱器，空氣預(yù)熱器采用光管式，一二次風(fēng)道分開布置，沿爐寬方向雙進雙出。

1 目前空預(yù)器存在的主要問題及原因分析

1.1 存在的主要問題

（1）停爐檢查發(fā)現(xiàn)空預(yù)器內(nèi)部積灰嚴(yán)重且積灰下方存在低溫腐蝕泄漏情況，空預(yù)器漏風(fēng)率高達(dá)25%;影響爐側(cè)指標(biāo)。（2）空預(yù)器原設(shè)計有下部灰斗，由于未設(shè)計氣力輸灰裝置，建設(shè)時經(jīng)校核，省煤器故障狀態(tài)下、支撐鋼結(jié)構(gòu)無法滿足滿斗濕灰荷載要求，灰斗取消。投產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)運行中空預(yù)器下部積灰嚴(yán)重，內(nèi)部煙道流場變化、易積灰。（3）空預(yù)器積灰造成引風(fēng)機出力增加，機組帶負(fù)荷能力受限。

1.2 原因分析

1.2.1 空預(yù)器管積灰與基體的成分分析

空預(yù)器表面分為疏松積灰層、致密積灰層、基體。本文依次對三部分進行成分分析。刮取低溫端表面的疏松積灰，中國科學(xué)院物理研究所對其采用化學(xué)分析法分析，用掃描電鏡對致密積灰層和基體區(qū)域進行分析。結(jié)果如下（重量比）（表1）。

根據(jù)元素含量可以得出如下結(jié)論：

（1）表面疏松積灰層中發(fā)現(xiàn)了大量的Al、Ca、Si、S的氧化物，分析是燃煤中該類元素含量較高造成。沉積的硫酸溶液溶解管壁上的氧化膜和金屬鐵，并與飛灰生成酸性黏結(jié)性灰，其成分包括Al2（SO4）3、CaSO4、FeSO4和Fe2（SO4）3。腐蝕與積灰往往是相互促進的，積灰使傳熱減弱，受熱面壁溫降低，且在350℃以下積灰又能吸收SO2，將加速腐蝕過程。（2）疏松積灰層和致密積灰層中均有較高含量的Na和K，易生成低熔點的硫酸鹽，說明燃煤中堿金屬含量較高。（3）表面疏松積灰層中含有微量的N，說明脫硝過程中可能存在一定的氨逸出。（4）疏松積灰層中氧含量高，鐵含量低，硫含量高，但是在致密積灰層中氧含量變低，鐵含量變高，硫含量變低。這說明積灰層對空預(yù)器鋼管存在強烈的溶解腐蝕。

1.2.2 空預(yù)器嚴(yán)重積灰與局部腐蝕原因的進一步分析

綜合空預(yù)器管的積灰與基體的成分分析結(jié)果，結(jié)合對送檢管子及現(xiàn)場管束的觀察，對空預(yù)器發(fā)生嚴(yán)重積灰與局部腐蝕原因進一步分析如下：

（1）表面疏松積灰層中存在微量N（約0.1%），證明了脫硝單元存在一定的氨逃逸;但在底層的致密積灰層以及基體層并沒發(fā)現(xiàn)N，表明氨逃逸對空預(yù)器管的腐蝕影響很小;對空預(yù)器管的嚴(yán)重積灰也影響有限。（2）各積灰層均含有較高含量的Na和K等堿金屬元素;主要是由電廠的主要燃料--準(zhǔn)東煤導(dǎo)致，該煤種為典型高堿煤，飛灰熔點偏低、易積灰、堵灰。（3）各積灰層和管子基體中S含量都較高，充分證明空預(yù)器發(fā)生的局部腐蝕主要是由于低溫?zé)煔飧g（硫腐蝕）;而低溫?zé)煔飧g又加劇粘灰、甚至導(dǎo)致嚴(yán)重積灰乃至堵灰等。（4）致密積灰層中氧含量變低，鐵含量變高，硫含量變低，這說明積灰層對空預(yù)器鋼管存在強烈的溶解腐蝕。同時也反映出現(xiàn)管材的耐低溫硫腐蝕、抗積灰性能較差。同時，提高一二次風(fēng)溫度也可降低低溫腐蝕。

2 改造實施采取的方案

（1）將低溫段空預(yù)器下部4排更換為搪瓷空預(yù)器管。

（2）對暖風(fēng)器進行改造，提高一、二次風(fēng)溫。布置方式如下。

高塵區(qū)布置方式。此種布置是布置在除塵器前，此區(qū)域煙溫較高，可最大化吸收煙氣余熱。即在空預(yù)器出口與除塵器間安裝低溫省煤器，進行熱交換，降低排煙溫度。將低溫省煤器交換的熱量首先加熱一二次風(fēng)，風(fēng)溫從-15℃加熱至53℃后進入原有空預(yù)器，有效提高原有空預(yù)器的最低壁面溫度，從而保證空預(yù)器的運行安全。同時由于進口風(fēng)溫提高，改造后一次風(fēng)出口熱風(fēng)溫度255℃，二次風(fēng)出口熱風(fēng)溫度261℃，對爐膛的燃燒有著積極影響。

夏季，將回收煙氣中的熱量用于加熱一次風(fēng)和二次風(fēng)，風(fēng)溫從23℃加熱至70℃后進入原有空預(yù)器，剩余熱量用于加熱6#低加入口溫度為90℃的除鹽水，把出口水溫加熱至120℃以上后送回6#低加出口，提高整個系統(tǒng)的熱效率（如圖1）。

（3）恢復(fù)空預(yù)器下部灰斗，增設(shè)空預(yù)器下部灰斗氣力輸灰裝置（如圖2）。

系統(tǒng)概述：空預(yù)器輸灰系統(tǒng)系統(tǒng)布置在鍋爐尾部煙道空預(yù)器底部，主要用作輸送鍋爐尾部煙道的積灰。系統(tǒng)由灰斗、手動檢修門、伸縮節(jié)、進料閥、發(fā)送器、進氣閥組、補氣閥、氣動出料閥、補氣環(huán)、輸送管道、庫頂切換閥、儲氣罐、料位計組成。

在系統(tǒng)正常運行過程中，粉煤灰堆積在發(fā)送器上方鍋爐空預(yù)器灰斗處，飛灰在重力作用下，進入發(fā)送器中，經(jīng)過混合裝置，通過輸送管路進入灰?guī)?。每臺鍋爐尾部共布置兩排飛灰輸送系統(tǒng)。爐后為第一排，爐前為第二排。每排輸送系統(tǒng)由兩臺發(fā)送器組成。每臺爐發(fā)送器共用一條輸灰管道，粉煤灰在重力作用下經(jīng)過打開的進料閥進入發(fā)送器，當(dāng)發(fā)送器中任一料位計被灰覆蓋（或者系統(tǒng)認(rèn)定進料時間已到），發(fā)送器上方進料閥將關(guān)閉，確認(rèn)進料閥關(guān)到位后，打開出料閥、補氣閥、進氣閥，灰在與氣體混合后進入輸灰管道，被輸送至灰?guī)臁?/p>

3 改造后取得的效果

（1）通過改造，冬季保證了一、二次風(fēng)冷風(fēng)溫度，冬季可達(dá)到40℃以上，避免了空預(yù)器積灰及空預(yù)器低溫腐蝕。延長了空預(yù)器管使用壽命，減少了空預(yù)器漏風(fēng)，空預(yù)器漏風(fēng)率由改造前的25%降低至改造后的5%以內(nèi)。

（2）由于消除空預(yù)器積灰及空預(yù)器管子低溫腐蝕造成泄漏，改造工作的完成還同時降低了機組排煙溫度10℃左右。

（3）有效消除了空預(yù)器下部積灰，煙氣流場更加均勻（如圖3）。

4 結(jié)語

電廠通過將低溫段空預(yù)器下部4排更換為搪瓷空預(yù)器管，有效提高了空預(yù)器的抗腐蝕性能;結(jié)合煙氣余熱利用項目，對暖風(fēng)器進行改造，有效提高了一、二次風(fēng)溫;通過恢復(fù)空預(yù)器下部灰斗，增設(shè)空預(yù)器下部灰斗氣力輸灰裝置，有效減少了空預(yù)器下部積灰，爐內(nèi)煙氣流場更加均勻。綜上，通過對以上設(shè)備的改造，有效解決了鍋爐空預(yù)器現(xiàn)階段存的問題。