空預(yù)器差壓升高在線處理方法

林文輝，崔慶偉

(浙江浙能蘭溪發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 蘭溪 321100)

1 設(shè)備情況概述

浙能蘭溪電廠4×660 MW機(jī)組的鍋爐型號(hào)為B&WB-1903/25.4-M型超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流鍋爐，為單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架加輕型金屬屋蓋和全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。鍋爐配備2臺(tái)三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器，型號(hào)為31.5VNT1850。從中心筒向外延伸的主徑向隔板將轉(zhuǎn)子分為24倉(cāng)，這些分倉(cāng)又被二次徑向隔板分隔成48倉(cāng)。三分倉(cāng)空預(yù)器通過(guò)三種氣流，即煙氣、二次風(fēng)和一次風(fēng)。轉(zhuǎn)子直徑為14 080 mm，換熱元件高度為1 850 mm，轉(zhuǎn)子倉(cāng)格裝有2層換熱元件，熱端換熱元件高度為850 mm，板材厚度為0.5 mm，換熱元件波形為HS7型，材質(zhì)為低碳鋼。冷端換熱元件高度為1 000 mm，板材厚度為0.75 mm，雙面鍍搪瓷，搪瓷的單面厚度為0.15 mm，換熱元件波形為KE-1，波形板基材采用低碳鋼。

脫硝系統(tǒng)用選擇性催化還原法(SCR)脫硝工藝，采用液氨作為還原劑，SCR布置在省煤器與空預(yù)器之間，每臺(tái)鍋爐布置2只SCR反應(yīng)器。催化劑采用蜂窩式催化劑，3層布置。常見(jiàn)三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器如圖1所示。

2 空預(yù)器差壓升高原因和現(xiàn)狀

2.1 空預(yù)器差壓升高原因分析

含硫燃煤燃燒后會(huì)生成SO2和SO3，另外脫硝催化劑(SCR)中的V2O5很容易將煙氣中的SO2氧化成SO3，增加了煙氣中的SO3濃度。煙氣中的SO3與水蒸氣在空預(yù)器冷端凝結(jié)就會(huì)形成H2SO4。一方面H2SO4與煙氣中的金屬元素(Ca、Mg、Cu)以及Fe反應(yīng)生成腐蝕垢化物導(dǎo)致積灰，另一方面凝結(jié)的H2SO4還會(huì)吸附煙氣中的灰塵形成積灰，它是空預(yù)器積灰的一個(gè)重要原因。SCR 脫硝技術(shù)是通過(guò) NH3在催化劑作用下還原煙氣中的 NOx，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理，脫硝系統(tǒng)必然存在一定的不完全反應(yīng)的NH3，稱為氨逃逸。逃逸的氨與SO3、H2O會(huì)反應(yīng)生成硫酸氨或硫酸氫氨，在通常運(yùn)行溫度下，(NH4)2SO4為干燥固體粉末，對(duì)催化劑與空氣預(yù)熱器影響很??；而 NH4HSO4的露點(diǎn)為 147 ℃，液態(tài)的NH4HSO4是一種粘性很強(qiáng)的物質(zhì)，其會(huì)在物體表面聚集或以液滴形式分散于煙氣中并粘附飛灰。導(dǎo)致空預(yù)器的差壓不斷升高。硫酸氫氨沉積物見(jiàn)圖 2。

圖1 常見(jiàn)三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器

2.2 空預(yù)器差壓現(xiàn)狀

2019年12月至2020年3月，由于環(huán)境溫度比較低，1#爐空預(yù)器差壓有所上升。當(dāng)將空預(yù)器冷端吹灰壓力從1.0 MPa調(diào)整至1.3 MPa時(shí)，空預(yù)器差壓上升趨勢(shì)有所緩解，但仍然緩慢上升。在夏季氣溫回升后，空預(yù)器差壓上升情況趨緩，但到10月份中旬氣溫下降后，空預(yù)器差壓升高變快，到10月底時(shí)，因空預(yù)器差壓高，送風(fēng)機(jī)出口壓力高，容易進(jìn)入失速區(qū)，機(jī)組負(fù)荷被限制在620 MW以下運(yùn)行。另外因空預(yù)器差壓高，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流大幅上升，機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性變差。1#鍋爐運(yùn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

圖2 硫酸氫氨沉積物

2.3 空預(yù)器積灰危害

1)空氣預(yù)熱器積灰后，導(dǎo)致傳熱惡化，排煙溫度升高，排煙熱損失增大，鍋爐熱效率降低，灰垢焦渣的熱阻是金屬熱阻的 400倍，一般受熱面積灰結(jié)焦每增加1 mm 就多耗 2%～3%的燃料，降低鍋爐壽命。

2)空氣預(yù)熱器堵灰，會(huì)增加風(fēng)煙道流動(dòng)阻力，從而增加風(fēng)煙系統(tǒng)輔機(jī)的電耗，由于空氣預(yù)熱器堵灰，為了保持爐膛微負(fù)壓，則空氣預(yù)熱器與送風(fēng)機(jī)之間風(fēng)道負(fù)壓就要增大，可能造成該部位煙道內(nèi)凹和膨脹節(jié)損壞，輕則會(huì)降低鍋爐出力，嚴(yán)重則會(huì)被迫停爐。

3)空氣預(yù)熱器積灰后會(huì)促使受熱面金屬產(chǎn)生低溫腐蝕。

4)空預(yù)器堵灰后，嚴(yán)重時(shí)吸風(fēng)機(jī)無(wú)調(diào)節(jié)余量，致使?fàn)t膛負(fù)壓難以維持，影響機(jī)組正常接帶負(fù)荷，同時(shí)將影響到整個(gè)機(jī)組的安全運(yùn)行。

3 空預(yù)器升溫吹灰處理方案

3.1 解決思路

通常情況下NH4HSO4露點(diǎn)為147 ℃，當(dāng)溫度繼續(xù)升高至250 ℃以上，NH4HSO4由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)。通過(guò)對(duì)運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)整，提升空預(yù)器冷端的排煙溫度至180～200 ℃，提高空預(yù)器換熱元件的整體溫度，將NH4HSO4由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)或氣態(tài)。另外利用積灰和換熱元件熱膨脹系數(shù)的差異，空預(yù)器冷端的排煙溫度升高后，會(huì)使得空預(yù)器的積灰變松脫，再通過(guò)提高吹灰壓力進(jìn)行吹灰，清除空預(yù)器冷端區(qū)域的積灰，解決空預(yù)器差壓上升問(wèn)題?？疹A(yù)器換熱元件為普通碳鋼其變形溫度為420 ℃，表面噴涂陶瓷的冷端換熱元件爆瓷溫度在350 ℃以上，因此升溫處理對(duì)換熱元件無(wú)影響。

3.2 溫升吹灰處理方法

根據(jù)風(fēng)煙系統(tǒng)構(gòu)成，將送風(fēng)機(jī)出口聯(lián)絡(luò)電動(dòng)擋板關(guān)閉，通過(guò)減少一側(cè)空預(yù)器二次風(fēng)量的方法來(lái)提高該側(cè)空預(yù)器排煙溫度至180～200 ℃，再通過(guò)調(diào)節(jié)兩側(cè)管式GGH煙氣冷卻器冷卻水流量，調(diào)節(jié)電除塵進(jìn)口煙溫在80～160 ℃之間，然后提高空預(yù)器吹灰壓力至2.0 MPa對(duì)冷端連續(xù)吹灰，降低空預(yù)器壓差。蘭溪電廠風(fēng)煙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3.3 操作步驟

1)負(fù)荷穩(wěn)定在500 MW。空預(yù)器吹灰壓力提高至2.0 MPa，投入冷端連續(xù)吹灰。

2)關(guān)閉送風(fēng)機(jī)出口聯(lián)絡(luò)電動(dòng)擋板。

3)將1#B送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)切“手動(dòng)”并緩慢關(guān)小，查1#A 送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)開(kāi)大，以≯0.5 ℃/min 升溫速率提升B側(cè)排煙溫度。

表1 1#鍋爐運(yùn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)

圖3 蘭溪電廠風(fēng)煙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

表2 空預(yù)器升溫吹灰前后參數(shù)對(duì)比

4)調(diào)節(jié)管式GGH煙氣冷卻器熱媒水量，控制電除塵進(jìn)口溫度。

5)當(dāng)1#B空預(yù)器排煙溫度升至190 ℃，停止升溫(就地有摩擦聲)，維持1#B空預(yù)器排煙溫度穩(wěn)定在190 ℃運(yùn)行4 h。

6)1#B空預(yù)器升溫吹灰操作完畢，再以同樣的方法進(jìn)行1#A空預(yù)器升溫吹灰操作。

3.4 試驗(yàn)運(yùn)行工況

在本次1#B空預(yù)器升溫操作排煙溫度升至190 ℃時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)有明顯的摩擦聲，空預(yù)器電流也有小幅晃動(dòng)，維持此工況進(jìn)行4 h空預(yù)器連續(xù)吹灰；當(dāng)時(shí)1#A空預(yù)器排煙溫度降至95 ℃。通過(guò)調(diào)節(jié)管式GGH煙氣冷卻器熱媒水流量，電除塵B進(jìn)口煙溫降至108 ℃，兩側(cè)電除塵進(jìn)口煙溫均在正常范圍內(nèi)。1#A空預(yù)器出口一次風(fēng)溫為266 ℃、二次風(fēng)溫為288 ℃，1#B空預(yù)器出口一次風(fēng)溫為329 ℃、二次風(fēng)溫為319 ℃。1#A送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)大至60%， 1#B送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉關(guān)至4%。鍋爐制粉和風(fēng)煙系統(tǒng)運(yùn)行正常。

1#A空預(yù)器升溫操作當(dāng)排煙溫度升至200 ℃時(shí)，空預(yù)器無(wú)摩擦現(xiàn)象，維持此工況進(jìn)行4 h空預(yù)器連續(xù)吹灰；當(dāng)時(shí)1#B空預(yù)器排煙溫度降至99 ℃。通過(guò)調(diào)節(jié)管式GGH 煙氣冷卻器熱媒水流量，電除塵B進(jìn)口煙溫降至117 ℃，兩側(cè)電除塵進(jìn)口煙溫均在正常范圍內(nèi)。1#A空預(yù)器出口一次風(fēng)溫為339 ℃、二次風(fēng)溫為324 ℃， 1#B空預(yù)器出口一次風(fēng)溫為252 ℃、二次風(fēng)溫為276 ℃。1#A送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)大至60%， 1#B送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉關(guān)至6%。鍋爐制粉和風(fēng)煙系統(tǒng)運(yùn)行正常。

3.5 安全注意事項(xiàng)

1)機(jī)組負(fù)荷控制在500～550 MW之間，負(fù)荷低會(huì)導(dǎo)致排煙溫度低，通過(guò)二次風(fēng)偏差調(diào)整，空預(yù)器排煙溫度升不到180 ℃以上，另一側(cè)煙溫也會(huì)過(guò)低，不利于電除塵正常運(yùn)行；負(fù)荷過(guò)高，則風(fēng)量高一側(cè)的送風(fēng)機(jī)會(huì)出力不足。

2)升溫試驗(yàn)過(guò)程中，嚴(yán)格控制升溫速率，有效避免膨脹不均問(wèn)題，保證空預(yù)器運(yùn)行順暢。操作員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)空預(yù)器電流的監(jiān)視。若在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生空預(yù)器碰磨明顯加劇，空預(yù)器電流擺動(dòng)劇烈，應(yīng)立即停止進(jìn)行試驗(yàn)；若空預(yù)器出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象導(dǎo)致空預(yù)器跳閘，按空預(yù)器跳閘異常進(jìn)行處理。

3)升溫過(guò)程中需要嚴(yán)密監(jiān)視電除塵進(jìn)口煙溫，調(diào)節(jié)煙氣冷卻器的熱媒水量，協(xié)調(diào)控制電除塵進(jìn)口煙溫控制在 80～160 ℃之間。注意對(duì)脫硫和除塵系統(tǒng)的監(jiān)控調(diào)整，避免污染物排放超標(biāo)。

4)加強(qiáng)空預(yù)器、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)的檢查，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)大和軸承溫度高等不正?，F(xiàn)象則暫停升溫。如引風(fēng)機(jī)軸承溫度升高，應(yīng)啟動(dòng)備用冷卻風(fēng)機(jī)同時(shí)進(jìn)行冷卻。

5)空預(yù)器吹灰前疏水務(wù)必充分，疏水時(shí)間不小于30 min。

4 效果評(píng)價(jià)

在2020年11月2日和3日，分別對(duì)兩臺(tái)空預(yù)器進(jìn)行升溫吹灰處理，空預(yù)器差壓顯著降低。對(duì)比機(jī)組負(fù)荷610 MW工況， 1#A空預(yù)器煙氣側(cè)差壓降低600 Pa， 1#B空預(yù)器煙氣側(cè)差壓降低1 130 Pa，引風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流下降43 A，6臺(tái)風(fēng)機(jī)總計(jì)電流下降124 A，每小時(shí)節(jié)約廠用電量約為1 100 kW·h，節(jié)能效果十分明顯。空預(yù)器升溫吹灰前后參數(shù)對(duì)比如表2所示。

11月6日，機(jī)組升至額定負(fù)荷660 MW時(shí)，A/B側(cè)空預(yù)器差壓分別為1.44 kPa和1.25 kPa，各風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，能滿足機(jī)組帶滿負(fù)荷工況運(yùn)行，解決了機(jī)組限負(fù)荷運(yùn)行問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

蘭溪電廠空預(yù)器差壓升高的問(wèn)題，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和運(yùn)行效率，此次試驗(yàn)通過(guò)采取溫升法氣化分解空預(yù)器冷端的NH4HSO4堵塞，并輔以高壓連續(xù)吹灰的方法，成功降低空預(yù)器差壓，不僅解決了機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中風(fēng)機(jī)失速等重大安全隱患，而且取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。此方法耗時(shí)較短、成本較低、節(jié)能效果極為顯著，通過(guò)此次試驗(yàn)總結(jié)制定了安全有效的溫升法處理措施，為脫硝系統(tǒng)和空預(yù)器的運(yùn)行維護(hù)積累了寶貴的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。