對某電廠WGGH堵塞事件的分析探討

陳 揚(yáng)

（廣東粵電云河發(fā)電有限公司，廣東 云浮 527328）

某電廠#5、#6爐是上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG-1036/17.5-M4506，亞臨界中間再熱，單鍋筒自然循環(huán)、循環(huán)流化床鍋爐，與300MW等級汽輪發(fā)電機(jī)組相匹配。鍋爐采用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)，鍋爐島式露天布置、全鋼結(jié)構(gòu)。鍋爐主要由單爐膛、3個(gè)高溫絕熱旋風(fēng)分離器、3個(gè)回料閥、尾部對流煙道、4臺(tái)冷渣器和1個(gè)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器等部分組成。

從2019年底開始依次對#6、#5鍋爐進(jìn)行超低排放改造，本次改造的目標(biāo)是鍋爐各設(shè)備正常運(yùn)行的情況下，將煙囪排放SO2、NOx和粉塵濃度分別控制在35、50、10mg/Nm3以下，以滿足環(huán)保排放要求。同時(shí)，本次改造增加水媒式-煙氣換熱器系統(tǒng)（以下簡稱WGGH系統(tǒng)），利用鍋爐空預(yù)器出口高溫?zé)煔饧訜釤崦浇橘|(zhì)，將鍋爐排煙溫度降低到90℃后進(jìn)入除塵系統(tǒng)；煙氣再熱器利用熱媒介質(zhì)加熱脫硫吸收塔出口低溫?zé)煔?，將吸收塔出口的凈煙氣加熱?0℃后進(jìn)入煙囪排放，達(dá)到地方環(huán)保部門要求煙囪消濕煙羽的要求。

WGGH系統(tǒng)煙氣冷卻器每臺(tái)機(jī)組各4臺(tái)，布置在除塵器進(jìn)口豎直煙道上，煙氣再熱器每臺(tái)機(jī)組1臺(tái)，布置在脫硫吸收塔出口煙道上。換熱形式為煙氣-水換熱器，熱媒介質(zhì)采用凝結(jié)水水質(zhì)，閉式循環(huán)，增壓泵驅(qū)動(dòng)，熱媒輔助加熱系統(tǒng)采用輔助蒸汽加熱。每套裝置包含兩級換熱器及支撐結(jié)構(gòu)、熱媒輔助加熱系統(tǒng)、熱媒補(bǔ)充水系統(tǒng)、熱媒增壓系統(tǒng)、凝結(jié)水余熱回收系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)等。

在燃用鍋爐設(shè)計(jì)及校核煤質(zhì)范圍內(nèi)的燃煤時(shí)，WGGH系統(tǒng)應(yīng)保證滿足以下性能指標(biāo)要求：

（1）換熱器進(jìn)口出口煙溫：煙氣冷卻器進(jìn)口煙氣溫度131℃（設(shè)計(jì)煤種，BMCR工況），出口煙氣溫度不高于90℃，進(jìn)口熱媒水溫度：70℃，出口熱媒水溫度108℃；煙氣再熱器進(jìn)口煙氣溫度50℃，出口煙氣溫度不低于80℃，進(jìn)口熱媒水溫度108℃，出口熱媒水溫度77.7℃。

（2）各種工況下，煙氣側(cè)壓降：煙氣冷卻器：投運(yùn)后一年內(nèi)≤410Pa，一個(gè)大修期內(nèi)≤410Pa；煙氣再熱器：投運(yùn)后一年內(nèi)≤490Pa，一個(gè)大修期內(nèi)≤490Pa。

1 WGGH系統(tǒng)存在問題

自2020年超低排放改造結(jié)束后，經(jīng)過近半年的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)WGGH系統(tǒng)煙氣冷卻器前后壓差逐漸上升。煙氣冷卻器前后壓差在滿負(fù)荷工況下，從剛投運(yùn)時(shí)的400pa左右，逐漸上升至1500pa左右，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)要求≤410Pa。發(fā)現(xiàn)該情況后，首先對WGGH系統(tǒng)煙氣冷卻器的各臺(tái)聲波吹灰器進(jìn)行檢查，除個(gè)別異常外，其余均能正常吹灰；縮短聲波吹灰器吹灰間隔，提高吹灰頻次，并通過增啟空壓機(jī)提高吹灰壓力等方法，均未能使WGGH系統(tǒng)煙氣冷卻器前后壓差減低。對壓差大的初步分析原因?yàn)槁暡ù祷移髟O(shè)計(jì)不合理，吹灰效果差不能及時(shí)吹走積灰，冷卻器內(nèi)積灰越來越多，煙氣流通面積不斷減少，導(dǎo)致壓差不斷上升。

WGGH系統(tǒng)煙氣冷卻器堵塞，會(huì)造成煙氣通道不暢通，從而導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)出力不斷提高才能滿足機(jī)組帶滿負(fù)荷的需求。在同年9月份，曾出現(xiàn)#6機(jī)組加至300MW負(fù)荷時(shí)，因#2引風(fēng)機(jī)出力不斷增大，#2引風(fēng)機(jī)掉落失速工作區(qū)，出力大幅度下降，爐膛負(fù)壓上升，#1引風(fēng)機(jī)投自動(dòng)情況下出力不斷增大，最終因電流超過額定值過流保護(hù)動(dòng)作，#1引風(fēng)機(jī)跳閘，爐膛壓力高保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致鍋爐MFT聯(lián)跳汽輪機(jī)的事件。

事件發(fā)生后，各專業(yè)技術(shù)人員討論并制定引風(fēng)機(jī)RD觸發(fā)邏輯條件：任一引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)且動(dòng)葉指令≥90%或電流≥350A，且爐膛壓力≥240pa，且機(jī)組在協(xié)調(diào)控制方式，延時(shí) 2s，引風(fēng) RD 動(dòng)作，自動(dòng)退出AGC，機(jī)組以當(dāng)前設(shè)定速率（4.5MW/min）正常降負(fù)荷至 150MW。引風(fēng)機(jī)RD復(fù)位條件：在降負(fù)荷過程中，引風(fēng)動(dòng)葉指令或者爐膛壓力達(dá)到復(fù)位值（動(dòng)葉指令≤85%，或引風(fēng)機(jī)電流≤340A,或爐膛壓力≤120pa），則引風(fēng) RD 動(dòng)作復(fù)位，交運(yùn)行人員手動(dòng)操作。采取該種方法來避免機(jī)組運(yùn)行中，引風(fēng)機(jī)再次進(jìn)入失速區(qū)導(dǎo)致不安全事件的發(fā)生。由于WGGH系統(tǒng)煙氣冷卻器積灰嚴(yán)重，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷高于270MW負(fù)荷時(shí)，引風(fēng)機(jī)電流都已接近350A，只能通過限負(fù)荷的方法來預(yù)防，嚴(yán)重威脅機(jī)組安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2020年12月，利用機(jī)組停機(jī)機(jī)會(huì)，對#6機(jī)組WGGH系統(tǒng)煙氣冷卻器積灰情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)冷卻器鰭片管間積灰嚴(yán)重，且冷卻器煙氣進(jìn)口側(cè)相對較干凈，出口側(cè)積灰較嚴(yán)重；積灰均較為松散，用手即可弄松并捏碎，目測與鍋爐的灰樣沒有什么區(qū)別，排除是硫酸氫氨在受熱面造成的板結(jié)堵塞。

圖1 WGGH系統(tǒng)冷卻器管間鰭片積灰情況

圖2 WGGH系統(tǒng)冷卻器積灰情況

考慮到積灰松散，本次停機(jī)后采用干冰射流方式進(jìn)行清除積灰；清理結(jié)束后在2021年1月27日啟動(dòng)，啟動(dòng)后發(fā)現(xiàn)WGGH系統(tǒng)煙氣冷卻器壓差還是偏大，分析原因可能為冷卻器寬度約5米，干冰射流只能清除靠外側(cè)的冷卻管，因動(dòng)能不足，冷卻器中間部位無法沖穿透，導(dǎo)致取熱器靠內(nèi)側(cè)管壁的積灰未能清理，導(dǎo)致WGGH系統(tǒng)煙氣冷卻器壓差還是偏大；2021年2月，再次利用停機(jī)機(jī)會(huì)，采用高壓水沖洗的方法，并經(jīng)檢修人員現(xiàn)場驗(yàn)收，確認(rèn)本次各管壁沖洗效果良好。但是，在2月16日#6機(jī)組開機(jī)以后，通過WGGH系統(tǒng)煙氣冷卻器前后壓差和引風(fēng)機(jī)電流判斷，冷卻器的堵塞情況依然存在，在2月21日晚#6機(jī)組負(fù)荷285MW（自開機(jī)以來最高負(fù)荷），WGGH系統(tǒng)煙氣冷卻器壓差最大為約1500Pa，#1引風(fēng)機(jī)電流最大346A，引風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓-6.41kPa，該參數(shù)離防引風(fēng)機(jī)失速的RD觸發(fā)條件已經(jīng)非常接近，嚴(yán)重影響機(jī)組帶負(fù)荷能力。

2 WGGH系統(tǒng)煙氣冷卻器積灰原因分析

利用兩次停機(jī)機(jī)會(huì)，采取不同方法對WGGH系統(tǒng)煙氣冷卻器進(jìn)行沖洗均未能達(dá)到預(yù)期效果，電廠組織各專業(yè)人員對原因分析如下：

（1）從1月份和2月份兩次開機(jī)后數(shù)據(jù)對比分析可以看出，在升爐階段相同工況下，WGGH系統(tǒng)未投運(yùn)前，2月份時(shí)的WGGH系統(tǒng)煙氣冷卻器差壓比1月份時(shí)的數(shù)據(jù)大部分都有上升，推斷可能此次高壓水沖洗冷卻器未達(dá)到預(yù)期效果；原因可能為高壓水沖洗完畢后，未對冷卻器進(jìn)行充分的干燥，各冷卻器表面仍有水份，當(dāng)啟動(dòng)時(shí)爐膛煙氣中的灰通過冷卻器時(shí)，迅速在冷卻器表面粘結(jié)。

（2）機(jī)組啟動(dòng)過程中WGGH系統(tǒng)煙氣冷卻器進(jìn)出、口煙溫均較低，如出口煙溫低于露點(diǎn)溫度時(shí)，煙氣中的水份會(huì)凝露，也會(huì)使灰變濕，易在冷卻器上粘結(jié)。

（3）啟動(dòng)過程在油槍未退運(yùn)前需投入空預(yù)器連續(xù)吹灰，如吹灰蒸汽帶水，也會(huì)使煙氣中水份增大，易造成濕灰在取熱器上粘結(jié)。

（4）運(yùn)行過程中因聲波吹灰器效果差，無法及時(shí)吹走積灰，特別是積灰嚴(yán)重的出口段，未安裝有聲波吹灰器除灰，已策劃增加蒸汽吹灰器的改造項(xiàng)目。

3 預(yù)防WGGH系統(tǒng)煙氣冷卻器積灰技術(shù)措施

根據(jù)以上分析，利用#6機(jī)組2021年4月份的停機(jī)機(jī)會(huì)，確定再次采用高壓水沖洗的方法，對冷卻器沖干凈并充分干燥后再進(jìn)行機(jī)組啟動(dòng)，啟動(dòng)初期采取冷卻器干燒啟動(dòng)，防止冷卻器出口煙溫低于露點(diǎn)溫度，造成積灰板結(jié)。結(jié)合系統(tǒng)現(xiàn)狀，采用以下WGGH系統(tǒng)煙氣冷卻器干燒啟動(dòng)方式：

（1）機(jī)組啟動(dòng)前提前將4個(gè)WGGH系統(tǒng)煙氣冷卻器熱媒水進(jìn)、出口門全關(guān)，并打開#1-4冷卻器出口管道放空氣門和各小集箱放水門將積水全部放干。

（2）機(jī)組并網(wǎng)后利用高溫?zé)煔鈱GGH系統(tǒng)煙氣冷卻器進(jìn)行干燒，干燒時(shí)間為3—5天，期間需密切關(guān)注電除塵運(yùn)行狀況及煙囪粉塵濃度防止排放超標(biāo)，并加強(qiáng)對吸收塔進(jìn)口煙溫監(jiān)測。

（3）恢復(fù)WGGH系統(tǒng)投運(yùn)操作：①冷卻器干燒結(jié)束后，對整個(gè)WGGH系統(tǒng)除冷卻器外的設(shè)備全部注水排空后，啟動(dòng)熱媒水泵，通過走冷卻器旁路使整個(gè)熱媒水系統(tǒng)建立起閉式水循環(huán)。②機(jī)組負(fù)荷基本穩(wěn)定200MW及以上時(shí)，冷卻器入口平均煙溫達(dá)105℃時(shí)，關(guān)閉#2冷卻器熱各小集箱放水門，開啟#2冷卻器熱媒水進(jìn)口手動(dòng)門，小流量（不大于12T/h）對冷卻器進(jìn)行注水排空，并密切注意熱媒水膨脹箱和汽機(jī)凝汽器水位。注水排空時(shí)，通過控制注水流量來保證冷卻器出口煙溫不低于95℃。③注水排空完畢后關(guān)閉#2冷卻器出口管道放空氣門，全開#2冷卻器熱媒水進(jìn)、出口門，恢復(fù)#2冷卻器水側(cè)運(yùn)行。④按#2、#3、#4、#1冷卻器次序進(jìn)行注水恢復(fù)運(yùn)行操作。⑤取熱器注水排空過程中，如機(jī)組負(fù)荷低于200MW暫停相關(guān)操作，關(guān)閉各冷卻器熱媒水進(jìn)口門停止注水，全過程控制冷卻器出口煙溫不低于95℃。

（4）機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，通過調(diào)整WGGH系統(tǒng)循環(huán)泵頻率和冷卻器旁路調(diào)節(jié)閥開度，調(diào)節(jié)進(jìn)入冷卻器的熱媒水流量，保持冷卻器出口煙氣溫度（四個(gè)取熱器取最低值）高于95℃；如負(fù)荷低于200MW，WGGH系統(tǒng)循環(huán)泵頻率已調(diào)至最低10Hz且旁路調(diào)節(jié)閥已全開，冷卻器出口煙氣溫度仍低于95℃，可停運(yùn)WGGH系統(tǒng)循環(huán)泵，待負(fù)荷高于250MW時(shí)再啟動(dòng)運(yùn)行。

（5）機(jī)組停機(jī)過程中，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷低于200MW時(shí)，停運(yùn)WGGH系統(tǒng)熱媒水泵運(yùn)行。機(jī)組停運(yùn)后，為保護(hù)管材防止銹蝕，如無檢修工作則WGGH系統(tǒng)不放水。

采取以上技術(shù)措施后，經(jīng)半年運(yùn)行觀察，WGGH系統(tǒng)煙氣冷卻器壓差在滿負(fù)荷工況時(shí)，基本維持在400Pa左右，滿足機(jī)組帶負(fù)荷要求，也減少了引風(fēng)機(jī)電耗，保障了機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

4 結(jié)語

進(jìn)過分析探討，并制定并執(zhí)行好技術(shù)措施，經(jīng)半年運(yùn)行觀察，WGGH系統(tǒng)煙氣冷卻器壓差在滿負(fù)荷工況時(shí)，基本維持在400Pa左右，滿足機(jī)組帶負(fù)荷要求，也減少了引風(fēng)機(jī)電耗，保障了機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。