火力發(fā)電廠空預(yù)器空氣能脈沖在線清掃技術(shù)研究

李東輝

（鄭州裕中能源有限責任公司，河南 鄭州 450000）

火力發(fā)電廠應(yīng)用的空氣預(yù)熱器主要指在鍋爐尾部煙道位置，煙氣通過散熱片進入鍋爐前將空氣預(yù)熱到特定溫度的受熱面?？諝忸A(yù)熱器可以切實提高鍋爐熱交換綜合水平，降低資源能耗的消耗率。也正因如此，空氣預(yù)熱器在應(yīng)用過程中會大量接觸煙氣及煙氣攜帶出的熱量，堵灰問題尤為嚴重，如何提高堵灰問題應(yīng)對水平和吹灰清掃技術(shù)成為當前眾多火力發(fā)電廠實現(xiàn)技術(shù)革新和工藝改進的重點。

1 火力發(fā)電廠空預(yù)器堵灰現(xiàn)象及主要發(fā)生過程

火力發(fā)電廠應(yīng)用的空氣預(yù)熱器在連續(xù)運轉(zhuǎn)過程中，隨著運行時間和運行周期的增長，空預(yù)器會大量吸入煙氣，煙氣的溫度始終保持不變，但是，在排煙方面溫度會逐漸增大，偏差增多，因此需要在送風環(huán)節(jié)增加偏置，以進一步減少排煙溫度的偏差問題。這種操作手段，如果空預(yù)器自身煙氣差壓水平不斷增高，會進一步導致引風機的電流量增多，出風率不足，風機出口位置壓力升高，進而引發(fā)風機失速等多種故障問題。與此同時，火力發(fā)電廠空預(yù)器在長期運行過程中極容易出現(xiàn)積灰情況，煙氣中的塵埃、灰燼會出現(xiàn)冷凝，并與管壁硫酸物質(zhì)發(fā)生作用，進而生成碳酸鈣基質(zhì)類型的“水泥狀”物質(zhì)，再加上空預(yù)器運轉(zhuǎn)中如果應(yīng)用高壓水進行吹灰那么混合水和積灰之后，灰燼的“水泥化”問題更嚴重，甚至會形成硬塊，堵死管道，影響火力發(fā)電廠鍋爐的正常運轉(zhuǎn)?；鹆Πl(fā)電廠空預(yù)器堵灰問題主要與三氧化硫緊密聯(lián)系，當鍋爐受熱面的溫度達到酸露點后，會在受熱面中凝結(jié)液態(tài)硫酸，進而腐蝕金屬，黏結(jié)煙氣中的灰塵粒子，在長時間運行下，此類煙塵粒子和硫酸物質(zhì)會進一步附著相對潮濕的空預(yù)器受熱面中，造成空預(yù)器煙氣管道的堵塞。

2 火力發(fā)電廠空預(yù)器堵灰問題原因分析

2.1 鍋爐燃煤及制粉系統(tǒng)問題

火力發(fā)電廠以煤炭作為主要燃料，但是，很多發(fā)電廠應(yīng)用的煤炭都是從與之鄰近的煤礦供應(yīng)點或洗煤廠提供的原煤，如果對煤炭種類篩選不科學，某一類型煤炭燃煤過程中硫含量過高會進一步影響鍋爐煙氣露點，導致露點降低，繼而引發(fā)空氣預(yù)熱器冷端結(jié)露，提高了設(shè)備腐蝕效果。另外，如果此類燃煤品種發(fā)熱量相對較低，難以提供標準熱值，那么也會進一步造成燃煤量的增加和燃氣流量提升，最終導致空氣阻力增加，積灰問題更加嚴重。鍋爐制粉系統(tǒng)是燃煤充分燃燒的重要基礎(chǔ)和前提，在鍋爐啟動時，可以采用多種點火方法，在此期間，啟動磨煤機，如果此時鍋爐爐膛內(nèi)溫度相對較低，那么煤粉燃燒會不充分，由于鍋爐過度啟動而導致制粉系統(tǒng)運行失當，各類可燃物煙塵大幅增加，增加堵灰問題的發(fā)生概率。

2.2 空預(yù)器吹灰系統(tǒng)運行不當

現(xiàn)如今，我國火力發(fā)電廠所應(yīng)用的空預(yù)器在吹灰系統(tǒng)方面已經(jīng)相對完善，但是吹灰系統(tǒng)在實際運行過程中仍舊存在運行不當問題。例如，空預(yù)器的吹灰介質(zhì)始終難以達到設(shè)計值，很多火力發(fā)電廠應(yīng)用的鍋爐在出廠應(yīng)用之前都需要進行預(yù)設(shè)置，提前規(guī)劃吹灰閥門壓力值、蒸汽閥前溫度值等，如果在鍋爐運行過程中空預(yù)器的實際壓力值和溫度始終難以達到設(shè)計值或相關(guān)蒸汽壓力較低，也會導致空預(yù)器內(nèi)部煙氣積灰，難以有效推進吹灰系統(tǒng)充分運轉(zhuǎn)。雖然在設(shè)備運行中可以手動形式進行調(diào)節(jié)，但是難以真正達到預(yù)期要求，增加堵灰問題。此外，吹灰系統(tǒng)蒸汽閥門密封不嚴也會造成設(shè)備運行時水蒸氣顆粒進入空預(yù)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，造成堵灰。很多空預(yù)器在停爐后需要應(yīng)用高壓沖水進行清灰處理，確?？疹A(yù)器的清洗干凈，如果在此期間沖洗不徹底也會導致原有污垢會大量殘留，下一次機械啟動會增加灰塵的“水泥化”問題，進而增加沖洗清理的難度。

2.3 空預(yù)器設(shè)備設(shè)計和負荷問題影響

火力發(fā)電廠的空氣預(yù)熱器應(yīng)用的省煤器，如果在運行過程中出口設(shè)計煙溫相對較低，而入口設(shè)計水溫過低，也會造成換熱管管壁溫度進一步降低，煙氣中的三氧化硫大量冷凝，加速腐蝕效率，同時也增加了煙塵飛灰黏性，對換熱管造成積灰堵塞。另外，空預(yù)器的第一、二暖風氣機容易發(fā)生堵塞問題，例如，在春季時期火力發(fā)電廠外界環(huán)境相對干燥，甚至有很多楊樹、柳絮造成鍋爐設(shè)備暖風器堵塞，空預(yù)器難以發(fā)揮其應(yīng)有的作用。如果在空預(yù)器設(shè)計中鍋爐總風量過大，那么必然會增加鍋爐運行中的煙氣流量，其間一旦鍋爐受熱面出現(xiàn)泄漏問題，會進一步引發(fā)機組運轉(zhuǎn)的負荷變化，增大空預(yù)器積灰現(xiàn)象，直接影響設(shè)備運行效率。

3 火力發(fā)電廠空預(yù)器空氣能脈沖在線清掃技術(shù)分析

3.1 技術(shù)原理

空預(yù)器空氣能脈沖在線清掃技術(shù)，也可以理解為熱風清掃技術(shù)。在應(yīng)用過程中，以熱風形式提升硫酸氫銨的分解效率，結(jié)合硫酸氫銨易分解的特性，在空預(yù)器管道中增加空氣能脈沖，以熱風形式進行管道清洗，在空預(yù)器出口位置引出一次風熱風，經(jīng)調(diào)節(jié)門流量調(diào)整后，從二次風冷端引入在空預(yù)器冷端二次風側(cè)位置，增加一塊隔離扇形板，此類隔離扇形板能夠?qū)崿F(xiàn)與二次風側(cè)和煙氣側(cè)之間的清洗。風側(cè)倉直接將一次風引入風艙內(nèi)，通過一次風和二次風之間的壓力和轉(zhuǎn)換差，實現(xiàn)動力循環(huán)，此類空氣能脈沖和熱風吹掃形式，無須再額外增加風機設(shè)備可以直接以空氣能進行熱風吹掃，始終實現(xiàn)由下而上的逆流吹掃，確?？疹A(yù)器換熱元件的波紋板能夠清掃干凈，與此同時，結(jié)合空氣能脈沖熱風始終保持高溫狀態(tài)，在清洗分艙內(nèi)提高溫度場的溫度，確保能夠加速液態(tài)硫酸氫銨的分解，讓其在高速空氣熱風的吹掃下，波紋板上的飛灰進行去除，實現(xiàn)24 小時不間斷在線吹掃，及時去除浮灰，避免發(fā)生火力發(fā)電廠空預(yù)器堵塞的問題。

3.2 技術(shù)應(yīng)用方案

火力發(fā)電廠空預(yù)器的運行旋轉(zhuǎn)方式為煙氣、二次風、一次風、煙氣的形式，因此，應(yīng)用空氣能脈沖在線清掃技術(shù)可以在一次風和二次風中間增加壓力差，將其作為循環(huán)動力，并以空氣能脈沖形式進行在線吹掃?？諝忸A(yù)熱器冷端位置的二次風一側(cè)需要新增隔離桁架和扇形板，形成清洗分倉；隨后在空預(yù)器出口一次風管道上抽取熱風，從清洗分倉內(nèi)形成有效的空氣能脈沖，提高熱風吹掃速度和沖擊力在管道內(nèi)將熱風引入清洗分倉；當清洗分層溫度達到液態(tài)硫酸氫銨的分解溫度后，實現(xiàn)硫酸氫銨受熱分解。將空預(yù)器換熱元件波紋板上的粉塵、積灰及時去除。此類技術(shù)實施形式能夠充分發(fā)揮空氣能脈沖熱風清掃技術(shù)的最大優(yōu)勢，無須額外改造空預(yù)器的殼體、扇形板和煙風道接口處設(shè)備，同時，能夠提高空氣能脈沖的循環(huán)動力，以一次風和二次風壓力差進行循環(huán)吹掃應(yīng)用優(yōu)勢更明顯。

從實際應(yīng)用的角度來看，以空預(yù)器旋轉(zhuǎn)方向為核心，按照煙氣、二次風、一次風的順序，空預(yù)器換熱元件波紋板會逐漸實現(xiàn)受熱溫度增加，但是，當換熱元件逐漸轉(zhuǎn)入二次風一側(cè)時，波紋板會受到冷風影響，而逐漸冷卻溫度下降，這也使得換熱元件波紋板表面附著的液態(tài)硫酸氫銨和煤炭燃燒后的飛灰以及其他容易造成堵塞的污染物會進一步粘住波紋板，甚至形成板結(jié)物。完成此環(huán)節(jié)后，空預(yù)器加熱冷風并重新返回煙氣艙，此時的溫度是最低的，而溫度過低也會導致液態(tài)硫酸氫銨產(chǎn)生凝結(jié)，繼而黏附煤炭燃燒煙氣中的飛灰，灰塵并形成粘性混合物，混合物會隨著煙氣逐漸轉(zhuǎn)移到下游的低溫區(qū)，液態(tài)的硫酸氫銨混合物會進一步形成相對堅硬的固體，實現(xiàn)波紋板表面的固結(jié)，如果無法及時清理和吹掃，會進一步造成通道堵塞，因此溫度越低，硫酸氫銨的凝固速度越快。也正因如此，空預(yù)器出口位置溫度會逐漸降低，此類固體堵塞物質(zhì)和灰塵黏性混合物也就越多。

因此，應(yīng)用空預(yù)器空氣能脈沖在線清掃技術(shù)需要充分發(fā)揮液態(tài)硫酸氫銨受熱液分解的特性和作用，將第一次風側(cè)加熱后，讓其送至冷端位置，并與冷端的二次風側(cè)新增清洗分倉，以隔離扇形板進行空間分割，以空氣能脈沖熱風進行逆向吹掃，使得波紋板表面的液態(tài)硫酸氫銨實現(xiàn)受熱分解，融化堵塞物，再加大空氣能脈沖能夠?qū)崿F(xiàn)堵塞物的有效吹離，徹底清除和解決堵塞物對火力發(fā)電廠空預(yù)器的影響，同時，也能進一步解決空預(yù)器腐蝕問題。此類空氣能脈沖在線清掃技術(shù)無須對空預(yù)器熱端進行繁復(fù)多樣化的改造，只需要增加隔離清洗分倉即可，操作更加簡單便捷，技術(shù)的應(yīng)用價值和應(yīng)用優(yōu)勢更為明顯。

4 提升火力發(fā)電廠空預(yù)器空氣能脈沖在線清掃技術(shù)的應(yīng)用策略

提高火力發(fā)電廠空預(yù)器的運行效率，不僅僅需要以空氣能脈沖在線清掃技術(shù)為核心，更要做好日常堵灰預(yù)防措施，避免影響空氣能脈沖在線清掃技術(shù)的落實效果可以從以下幾個方面進行強化。

4.1 優(yōu)化選擇燃煤品種減少硫化物生成

空預(yù)器堵灰問題與煙氣中的灰塵物質(zhì)緊密聯(lián)系，因此，為了提升清掃技術(shù)的實際應(yīng)用水平，首先，要優(yōu)化選擇燃煤品種，盡可能地減少硫化物的生成?？梢詢?yōu)先選擇更優(yōu)質(zhì)的燃煤品種，對煤炭進行洗選脫硫，既保障煤炭能夠充分燃燒的同時，也能降低硫化物對飛塵中的含硫量進行有效控制。另外，需要保障輸煤系統(tǒng)的高效配合，例如，針對火力發(fā)電廠燃煤輸送、卸煤、存儲、配煤等多個系統(tǒng)進行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，切實發(fā)揮作用，要盡可能地避免硫酸類物質(zhì)，進而黏連避免引發(fā)積灰、硬化或水泥化的情況，也可以結(jié)合火力發(fā)電廠實際情況，對于不同含硫量水平的燃煤進行科學配比，最終實現(xiàn)優(yōu)化品種選擇，避免高硫燃煤進入鍋爐房投入使用。

4.2 優(yōu)化鍋爐設(shè)備工藝和處理水平

為了盡可能地減少火力發(fā)電廠空預(yù)器堵灰問題，同時，發(fā)揮空氣能脈沖在線清掃技術(shù)的作用，要針對空預(yù)器吹灰系統(tǒng)運行不當?shù)膯栴}進行著力改善，避免鍋爐吹灰介質(zhì)和系統(tǒng)過度啟動而導致可燃物煙塵大幅度增加的問題。在每次點火前，都需要滿足預(yù)設(shè)著火能量，而在鍋爐機組停運后需要將煤斗中剩余燃煤燒空，確保在下一次啟動前合理控制煤的發(fā)熱量，與此同時，可以進一步優(yōu)化燃煤點火工藝。例如，可以優(yōu)先選擇小油槍點火技術(shù)，此類技術(shù)在應(yīng)用過程中揮發(fā)分相對較高，應(yīng)用優(yōu)勢明顯。在鍋爐燃氣機組啟用初期階段，避免加入過多燃煤，當煤炭燃燒趨于穩(wěn)定后，可以適當增加燃煤并應(yīng)用空預(yù)器開展灰塵在線清掃，有效減少空預(yù)器積灰堵塞。

4.3 提升空預(yù)器吹灰處理水平

本文中所強調(diào)的空預(yù)器空氣能脈沖在線清掃技術(shù)主要指在鍋爐運行過程中對空預(yù)器和換熱元件波紋板進行飛灰吹掃和固體堵塞物去除，其在線處理水平相對較高，但是隨著運行時間的增加，如果不實現(xiàn)徹底的灰塵清除，也會導致相對細小的灰塵進一步凝結(jié)，而影響未來的吹灰水平，此類水泥狀附著物會始終殘留于換熱元件上并逐漸固化、僵硬，后期很難直接通過空氣能脈沖在線清掃技術(shù)進行及時去除。對此，可以在應(yīng)用空預(yù)器空氣能脈沖技術(shù)進行在線清掃時提高清掃水平。例如，正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，空預(yù)器運行8 小時，則需要進行一次在線清灰處理，如果此時鍋爐燃燒效果相對較差，已經(jīng)引發(fā)了空預(yù)器的堵塞情況，則需要提高空氣能脈沖的幅度，按照特定工藝流程進行清理或?qū)κ杷苓M行改造升級。當鍋爐機組長時間停工，則需要對其進行徹底沖洗，可以應(yīng)用高壓水沖洗方式。很多空預(yù)器已經(jīng)安裝了脫硝工藝設(shè)備，因此，在清理過程中需要有針對性的優(yōu)化清理流程，并在清洗過程中對灰塵、臟污進行取樣化驗，沖洗完成后要保障波紋板的充分干燥。

4.4 定期開展空預(yù)器日常養(yǎng)護與維護

火力發(fā)電廠空氣預(yù)熱器在長期應(yīng)用過程中，多種類型元件和運行系統(tǒng)都有可能發(fā)生故障和隱患問題，甚至會直接影響空氣能脈沖技術(shù)的應(yīng)用效果，對此需要建立定期管理與維修制度，如果發(fā)生元件故障或隱患問題，要第一時間進行處理，切實提高空預(yù)器的運行效率和質(zhì)量水平。例如，在火力發(fā)電廠空預(yù)器運轉(zhuǎn)過程中，需要結(jié)合當前設(shè)備機組的運行狀態(tài)、運行基礎(chǔ)和燃煤效率等，科學合理地制定維修管理制度和管理措施，確保相關(guān)措施的可行性和有效性；隨后需要定時定點對其進行管理與維護，切實強化工作職責，使管理與維修工作落到實處，尤其需要針對空氣能脈沖在線清掃技術(shù)的應(yīng)用水平和應(yīng)用效率進行考察，及時發(fā)現(xiàn)隱患問題，避免引發(fā)空域氣堵塞情況。

4.5 提升專業(yè)人員能力與素質(zhì)

空氣能脈沖清掃技術(shù)的應(yīng)用離不開專業(yè)技術(shù)人員的評估與考察，因此，火力發(fā)電廠方面需要對現(xiàn)有技術(shù)人員進行有針對性的教育培訓，使其能夠在日常工作中充分發(fā)揮主觀能動性。針對空預(yù)器的運行原理、運行機制、容易發(fā)生故障的點位、故障排查方法和解決方式，以及空氣能脈沖清掃技術(shù)運行過程中相關(guān)問題，進行有針對性的了解和掌握，確保能夠在發(fā)生問題的時候進行及時解決，避免影響火力發(fā)電廠的整體運行效率。除此以外，火力發(fā)電廠可以進一步引進高素質(zhì)專業(yè)化人才，對現(xiàn)有空預(yù)器運行情況和空氣能脈沖在線清掃技術(shù)的運行機制進行優(yōu)化整合，提升效率，同時，也能發(fā)揮人才的作用和價值，確保能夠全方位提升火力發(fā)電廠各機組的運行效率。

5 結(jié)語

綜上所述，在新時代發(fā)展進程中，火力發(fā)電廠的各類生產(chǎn)工藝水平不斷優(yōu)化改進，生產(chǎn)效率水平不斷提高，在此期間火力發(fā)電廠不僅需要關(guān)注企業(yè)效益，更要助力生產(chǎn)工藝的優(yōu)化與升級?；鹆Πl(fā)電廠的空預(yù)器極容易出現(xiàn)堵灰現(xiàn)象，這主要是受到燃煤煙氣的影響，液態(tài)硫酸氫氨與煙塵融合形成混合物，停留在空預(yù)器換熱裝置的波紋板表面，造成堵塞問題。本文針對此，深入研究空氣能脈沖在線清掃技術(shù)的原理和應(yīng)用方案，以期對堵灰問題進行有針對性的改善與升級，提出諸多提升該技術(shù)應(yīng)用水平的對策，希望能夠?qū)Ξ斍盎鹆Πl(fā)電廠綜合運行水平的提升提供重要參考和借鑒。