燃煤電廠WGGH系統(tǒng)煙冷器堵塞的原因分析及在線治理對策

華石磊 侯安博 宋立斌

華能國際電力股份有限公司上安電廠 石家莊 050310

隨著燃煤機組經(jīng)濟、環(huán)保運行標準的日漸提高，部分電廠增設(shè)了WGGH系統(tǒng)。在實際運行中，存在WGGH系統(tǒng)煙冷器換熱面堵塞的情況，致使煙氣系統(tǒng)阻力增加，機組被迫限負荷或停機，嚴重影響機組安全、經(jīng)濟運行。

某電廠5號機組為國產(chǎn)600MW超臨界燃煤機組，于2008年投入商業(yè)運行。2015年初，由上海某發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計院設(shè)計、改進、安裝了WGGH系統(tǒng)。WGGH系統(tǒng)由兩大部分組成：第一部分為煙氣冷卻器，布置在空預(yù)器之后、電除塵之前的水平煙道上。煙氣冷卻器共設(shè)置四列，其中A側(cè)引風(fēng)機煙道設(shè)置A、B列，B側(cè)引風(fēng)機煙道設(shè)置C、D列。每列沿?zé)煔饬飨虿贾盟慕M換熱模塊，換熱面型式依次為螺旋型、H型、H型、H型翅片管，設(shè)計煙氣側(cè)差壓為700 Pa。四組模塊串聯(lián)布置，將煙溫由150℃降至90℃。每列在第一二組模塊之間、第三四組模塊之間分上下兩層共布置4桿蒸汽吹灰器，廠家推薦吹灰壓力為1.0～1.5 MPa;第二部分為煙氣加熱器，布置在脫硫系統(tǒng)和煙囪之間的水平煙道上，通過煙氣加熱器將尾部煙氣(脫硫系統(tǒng)出口)加熱到80℃。機組脫硝系統(tǒng)采用SCR技術(shù)。該機組在運行過程中出現(xiàn)WGGH系統(tǒng)A/B列煙冷器換熱面堵塞現(xiàn)象，造成煙氣側(cè)差壓高，風(fēng)煙系統(tǒng)阻力增加，機組帶負荷受限。針對此問題，電廠積極開展項目攻關(guān)，結(jié)合堵塞機理，進行在線治堵可行性分析。經(jīng)采用對煙冷器模塊解列放水、提升煙溫、增加吹灰頻次的方法，使煙氣側(cè)差壓得到有效控制，系統(tǒng)阻力下降明顯，滿足帶負荷需求。

1 煙冷器換熱面堵塞常見的原因分析

結(jié)合實際運行經(jīng)驗，分析造成WGGH系統(tǒng)煙冷器換熱面堵塞的常見原因主要有兩種：

一是前端脫硝噴氨不均或噴氨量過大引起。脫硝噴氨不均或噴氨量過大導(dǎo)致局部煙氣攜帶過剩的氨量增多，氨與煙氣中的三氧化硫和水反應(yīng)生成硫酸氫銨。硫酸氫銨的熔點為147℃(液固轉(zhuǎn)化溫度)。其液態(tài)時具有非常粘的特性，容易附著在換熱管及翅片表面，并吸附煙氣中的飛灰，造成模塊堵塞[1]。煙冷器入口實際運行煙溫在120～150℃，正好處于硫酸氫銨液固轉(zhuǎn)化的溫度區(qū)間，客觀上增加了系統(tǒng)堵塞的風(fēng)險。

二是煙氣流場不均。如煙氣導(dǎo)流板設(shè)計不合理，導(dǎo)致煙道流場不均，局部煙氣流速差異化，流速慢的煙氣攜帶的煙塵極易在煙冷器換熱面被沉積下來，形成堵塞。一旦局部堵塞，如不采取有效措施，堵塞情況便會逐漸加劇，造成煙氣側(cè)差壓大幅上升。

針對噴氨不均或過度噴氨情況，運行中可采取噴氨優(yōu)化調(diào)整試驗，提升脫硝系統(tǒng)性能等手段加以控制和緩解；而流場的優(yōu)化，因受制于改造方案的制定及檢修工期的限制，實施難度相對較大。如何在現(xiàn)有設(shè)備情況下，開展WGGH系統(tǒng)在線治堵勢在必行。

2 WGGH系統(tǒng)在線治堵的機理及可行性分析

2.1 在線治堵的機理

將堵塞的煙冷器模塊煙溫提升至147℃(硫酸氫銨的熔點)以上運行。其目的：一是使煙冷器表面本已固化的硫酸氫銨液化，配合吹灰，去除現(xiàn)有堵塞物；二是降低硫酸氫銨在煙冷器處由液轉(zhuǎn)固的可能性，減少堵塞物的生成；三是提升煙溫后，煙氣流速加快，減少堵塞介質(zhì)在煙冷器處的滯留時間。

2.2 在線治堵的可行性分析

實現(xiàn)在線治堵的關(guān)鍵點在于將堵塞的煙冷器模塊煙溫提升至147℃以上穩(wěn)定、可靠運行。

煙溫條件：將治堵的煙冷器模塊以列為單位進行水側(cè)隔離排空，破壞其換熱功能，為提升整列煙溫創(chuàng)造條件。通過現(xiàn)場試驗，偏置送引風(fēng)機出力和燃燒調(diào)整，可以將煙冷器出口煙溫提升至147℃以上穩(wěn)定運行。

(1)安全方面：升溫過程中，應(yīng)加強對空預(yù)器馬達電流的監(jiān)視，控制好升溫速度，可以避免空預(yù)器因超流或卡澀跳閘；煙溫升高后，應(yīng)注意引風(fēng)機入口煙溫不超設(shè)計值。因同側(cè)煙道的非治堵列煙冷器正常運行，只要控制好治堵列煙冷器提升煙溫的高限，兩列煙氣混合后進入引風(fēng)機的煙溫就不會超過設(shè)備損壞最低允許溫度；升負荷階段，因系統(tǒng)阻力變化，通過加強對風(fēng)機參數(shù)的監(jiān)視及調(diào)整，可以避免引風(fēng)機喘振。

(2)經(jīng)濟方面：選擇將治堵列煙冷器出口煙溫提升至150℃左右穩(wěn)定運行。這樣既能為整列煙冷器在硫酸氫銨熔點溫度以上運行留有余量，確保升溫質(zhì)量，又能最大限度減少排煙損失，兼顧經(jīng)濟運行。

(3)環(huán)保方面：提升煙溫后，進入對應(yīng)電除塵的煙氣流速加快及煙塵比電阻升高，電除塵除塵效率下降，同時使脫硫反應(yīng)總傳質(zhì)系數(shù)變小，脫硫整體效率下降。因此，升溫時應(yīng)加強對環(huán)保參數(shù)的監(jiān)視，必要時應(yīng)采取將電除塵電場投全方式運行、增開脫硫漿液循環(huán)泵等手段，避免環(huán)保參數(shù)超標。

大棚韭菜多層覆蓋模式：主要集中在武山縣馬力鎮(zhèn)、城關(guān)鎮(zhèn)、山丹鄉(xiāng)、洛門鎮(zhèn)，甘谷縣磐安鎮(zhèn)、新興鎮(zhèn)、大像山鎮(zhèn)等地，種植面積約0.33萬hm2。目前生產(chǎn)上栽培的品種主要有漢中冬韭、雪韭等。

通過對煙冷器提升煙溫所需條件及升溫后對機組帶來的安全、經(jīng)濟、環(huán)保風(fēng)險進行分析，同時查閱了大量的相關(guān)資料，最終得出結(jié)論: 可以實現(xiàn)煙冷器在線治堵。

3 具體實施

運行中5號機組A列煙冷器煙氣側(cè)差壓高，最高達到2500 Pa，高負荷階段存在負荷受阻現(xiàn)象。于是組織編寫了《#5機組WGGH系統(tǒng)煙冷器在線治堵組織安全技術(shù)措施》。采取對A列煙冷器模塊解列放水、提升煙溫、增加吹灰頻次的方法進行治堵，具體如下：

(1)關(guān)閉A列模塊進出口閥門，開放空氣、放水手動門對A列進行解列放水。

(2)調(diào)整熱媒水流量、水水換熱器及蒸汽加熱器換熱量，使B/C/D列煙冷器出口煙溫盡量接近至90℃、煙氣加熱器出口煙溫滿足不低于80℃、熱媒水溫滿足不低于70℃的要求。

(3)偏置A/B兩側(cè)送引風(fēng)機出力，緩慢提升A列煙冷器出口煙溫，為減小A側(cè)風(fēng)機煙氣流量，提升煙溫時以優(yōu)先減小A側(cè)送風(fēng)機出力為首選控制手段，每提升2～3℃，觀察機組各參數(shù)變化情況，觀察時間為10 min，參數(shù)正常后繼續(xù)提升煙溫，直至將煙冷器出口煙溫提升至150℃左右穩(wěn)定運行。

(4)投運A列吹灰，吹灰壓力定為2.0 MPa(對應(yīng)就地提升閥后壓力為1.0 MPa)，吹灰蒸汽溫度疏水在240℃以上，每8 h執(zhí)行2次吹灰。壓縮2個月A列煙冷器煙氣側(cè)差壓運行曲線，自解列升溫治堵后，煙氣側(cè)差壓整體下降明顯，見圖1。

圖1 A列煙冷器提升煙溫后的煙氣側(cè)差壓變化

4 效果評估

將機組風(fēng)機出力偏置正常，選取負荷相同、總風(fēng)量接近、其它系統(tǒng)阻力一致的時間段，統(tǒng)計治堵前后A列煙冷器煙氣側(cè)差壓情況見表1。

表1 5號機組WGGH系統(tǒng)煙冷器煙氣側(cè)差壓情況統(tǒng)計

在后續(xù)的工作中，繼續(xù)采取治堵措施，A列煙冷器煙氣差壓下降到一定程度后，由降低差壓轉(zhuǎn)變?yōu)榫S持差壓。使?jié)M負荷階段差壓基本控制在1200Pa左右，較治堵前下降約1300Pa，滿足機組帶滿負荷需求。避免了因煙冷器堵塞導(dǎo)致在線沖洗或機組被迫停機事件的發(fā)生。同時，積極優(yōu)化治堵方案，由單列模塊全解列放水改為僅關(guān)閉入口電動門的方式進行升溫，使操作更靈活、便捷。

5 建議

(1)負荷在320 MW～520 MW區(qū)間內(nèi)滿足升溫需求。

(2)升溫治堵2～3天煙氣側(cè)差壓有下降趨勢。每列推薦治堵周期為一周或以上，頻次依據(jù)現(xiàn)場煙氣側(cè)差壓定。

(3)提高吹灰器疏水溫度，確保吹灰蒸汽不帶水。定期核實吹灰器提升閥后進汽壓力。升溫治堵6個月后檢查煙冷器模塊未發(fā)現(xiàn)明顯吹損跡象。

6 結(jié)語

通過對某電廠5號機組WGGH系統(tǒng)煙冷器煙氣側(cè)堵塞的模塊采取解列、提升煙溫、增加吹灰頻次的方法，是可以降低煙氣側(cè)差壓的。因此,其他燃煤機組設(shè)置有WGGH系統(tǒng)或低低溫省煤器系統(tǒng)的，如因噴氨或流場不均造成換熱管堵塞的情況可以嘗試此方法。