翟博

（內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000）

空預(yù)器是火力發(fā)電廠中重要的換熱部件，對機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行起著關(guān)鍵作用[1-2]。近年來超低排放改造后，空預(yù)器堵灰問題日益突出，造成空預(yù)器堵塞、爐膛負(fù)壓波動(dòng)增大、風(fēng)機(jī)出力不足，嚴(yán)重的甚至造成非計(jì)劃停機(jī)，給機(jī)組的安全性、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性帶來巨大影響[2-3]。

空預(yù)器堵灰的原因主要有以下幾種：①冷端低溫腐蝕。為使NOx排放質(zhì)量濃度滿足超低排放要求，增加了脫硝催化劑的投入使用量，導(dǎo)致更多的SO2被氧化成SO3，煙氣酸露點(diǎn)升高，硫酸附著在傳熱元件上，產(chǎn)生空預(yù)器冷端腐蝕，導(dǎo)致空預(yù)器堵灰[4-6]。②硫酸氫銨堵塞。由于SCR 脫硝系統(tǒng)氨氮摩爾比的均勻性難以保證，氨逃逸不可避免，逃逸氨和煙氣中的SO3反應(yīng)形成硫酸氫銨（NH4HSO4），在低溫段凝結(jié)附著并粘著飛灰，最終造成空預(yù)器堵灰[7-9]。③吹灰不當(dāng)。鍋爐吹灰?guī)蛘羝麉?shù)選擇不當(dāng)，容易破壞換熱元器件，導(dǎo)致空預(yù)器積灰板結(jié)堵塞[10]。

某火力發(fā)電廠采用的是三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，由于蓄熱元件堵灰導(dǎo)致阻力增加，使鍋爐風(fēng)機(jī)運(yùn)行電耗增加，堵灰嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)造成風(fēng)機(jī)失速、機(jī)組無法滿負(fù)荷運(yùn)行等后果，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。為降低空預(yù)器蓄熱元件在運(yùn)行中的阻力，提高空預(yù)器換熱效果，改善機(jī)組運(yùn)行狀況，對三分倉回轉(zhuǎn)式空預(yù)器進(jìn)行了防堵灰技術(shù)改造。

1 空預(yù)器概況

此火力發(fā)電廠采用的空氣預(yù)熱器為三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器?？疹A(yù)器的高溫段傳熱元件材質(zhì)為Q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，尺寸（厚度×高度）為0.50 mm×900 mm；低溫段傳熱元件材質(zhì)為脫碳鋼和雙面鍍搪瓷，尺寸（厚度×高度）為1.05 mm×950 mm；傳熱元件的面積（單側(cè)）為52 021 m2；軸承潤滑及冷卻方式為油浴潤滑，頂部軸承水冷。其他相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 空預(yù)器主要技術(shù)參數(shù)

2 空預(yù)器防堵灰改造原理及方案

2.1 改造原理

2.2 空預(yù)器防堵灰改造方案

空預(yù)器防堵灰改造主要涉及3 方面，即扇形板改造、風(fēng)道改造、磨料系統(tǒng)改造。

2.2.1 扇形板改造

為實(shí)現(xiàn)循環(huán)風(fēng)的循環(huán)，在空預(yù)器中設(shè)置循環(huán)風(fēng)倉，機(jī)組空預(yù)器轉(zhuǎn)向?yàn)檗D(zhuǎn)子從一次風(fēng)側(cè)進(jìn)入煙氣側(cè)，因此，循環(huán)風(fēng)分倉設(shè)置在二次風(fēng)側(cè)分倉靠近煙氣側(cè)位置，需對空氣預(yù)熱器的扇形板進(jìn)行改造。即對每臺(tái)空預(yù)器冷、熱端扇形板進(jìn)行改造，在二次風(fēng)側(cè)靠近煙氣扇形板部位新增7.5°循環(huán)熱風(fēng)分倉。

2.2.2 風(fēng)道改造

在空預(yù)器內(nèi)部改造時(shí)，在增設(shè)的扇形板上方增加隔板，隔板設(shè)計(jì)為錳鋼板，增設(shè)過渡段和變徑。同時(shí)為實(shí)現(xiàn)循環(huán)風(fēng)的閉式循環(huán)，在循環(huán)風(fēng)倉上下兩端用風(fēng)道連接，并在循環(huán)風(fēng)道中安裝高溫防磨循環(huán)風(fēng)機(jī)作為循環(huán)風(fēng)的驅(qū)動(dòng)力。

2.2.3 磨料系統(tǒng)改造

為了對附著在蓄熱元件上的灰分進(jìn)行及時(shí)清掃，防止由于灰分過度積累導(dǎo)致堵灰難以被清理，在循環(huán)風(fēng)中加入少量磨料，利用循環(huán)風(fēng)攜帶磨料沖刷蓄熱元件的方式對蓄熱元件上的積灰進(jìn)行定期清掃。這一方法的優(yōu)勢在于，攜帶磨料的方式可以保證在整個(gè)循環(huán)風(fēng)倉里磨料和空氣的速度一致，這樣磨料對蓄熱元件的沖掃效果相同，無論低溫區(qū)還是中溫區(qū)都能達(dá)到良好的清掃效果，而且干燥的磨料對蓄熱元件表面凝結(jié)的液體有吸附作用，在清掃的同時(shí)可以將表面的液體帶走，進(jìn)一步防止積灰。

試驗(yàn)過程歷經(jīng)波折，但試驗(yàn)結(jié)果令人滿意，試驗(yàn)的目的達(dá)到了。象車田里村這樣的渡口如果使用升降立柱改造成人力扯渡，渡船技術(shù)難度大大降低，渡工素質(zhì)要求也不高，而安全系數(shù)會(huì)得到顯著提高，村民過渡會(huì)更加安全。

2.3 改造要求

空預(yù)器防堵灰改造要求主要包括以下幾方面：①改造方案力求簡潔，具有良好的可操作性、安全性、可靠性和完整性。改造后系統(tǒng)的檢修周期應(yīng)與機(jī)組的要求一致，不應(yīng)增加機(jī)組維護(hù)期和檢修期。②系統(tǒng)改造后應(yīng)具有良好的安全性，不因系統(tǒng)改造產(chǎn)生額外危及鍋爐安全可靠性的因素。在滿負(fù)荷運(yùn)行條件下，空預(yù)器不發(fā)生堵灰現(xiàn)象，保證改造后的鍋爐在全負(fù)荷運(yùn)行情況下空預(yù)器煙氣側(cè)阻力不高于基準(zhǔn)值的120%（機(jī)組啟動(dòng)后首次600 MW 工況下煙氣側(cè)壓力測量數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)值），且漏風(fēng)率不超過改造前測量值。同時(shí)不影響一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行。③所有設(shè)備均正確設(shè)計(jì)和制造，在正常工況下均能安全、持續(xù)運(yùn)行，而不應(yīng)有過度的應(yīng)力、振動(dòng)、溫升、磨損、腐蝕、老化等其他問題，設(shè)備結(jié)構(gòu)考慮日常維護(hù)（如加油、緊固等）需要。④設(shè)備性能應(yīng)滿足設(shè)計(jì)及使用要求，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)緊湊、簡單，檢修維護(hù)方便，并有良好的密封。各轉(zhuǎn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，無卡阻現(xiàn)象。潤滑部分密封良好，無油脂滲漏現(xiàn)象。⑤新裝循環(huán)風(fēng)道系統(tǒng)需采用圓形鋼管風(fēng)道設(shè)計(jì)，內(nèi)壁需進(jìn)行防磨處理。對空預(yù)器扇形板進(jìn)行改造，不能對空預(yù)器的支撐梁等承重設(shè)備有改動(dòng)。新增加循環(huán)風(fēng)倉的安裝位置合理，不影響風(fēng)道上、下游設(shè)備的正常運(yùn)行，不影響其他設(shè)備的正常檢修、改造、運(yùn)行。⑥空預(yù)器風(fēng)量分切防堵灰改造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單便于拆卸，能夠快速檢修及更換配件，檢修時(shí)不需停爐，各項(xiàng)系統(tǒng)及重要設(shè)備、管道位置根據(jù)需要設(shè)計(jì)安裝平臺(tái)、扶梯，并滿足操作和檢修。閥門布置位置合理，方便運(yùn)行人員操作，預(yù)留檢修空間合理、方便檢修。

3 空預(yù)器防堵灰系統(tǒng)投運(yùn)、運(yùn)行及維護(hù)

3.1 系統(tǒng)投運(yùn)

空預(yù)器防堵灰系統(tǒng)投運(yùn)過程如下。

投運(yùn)前檢查空預(yù)器防堵灰系統(tǒng)檢修工作全部結(jié)束，收回工作票，工作人員撤離，表計(jì)、變送器正常投入，現(xiàn)場清理干凈，空預(yù)器循環(huán)風(fēng)機(jī)、磁力耦合器地腳螺栓無松動(dòng)，風(fēng)道保溫良好。檢查空預(yù)器循環(huán)風(fēng)機(jī)電機(jī)接地線良好，絕緣合格，將電源送至工作位置且所有保護(hù)聯(lián)鎖投入。檢查空預(yù)器防堵灰系統(tǒng)磁力耦合器已送電。檢查空預(yù)器循環(huán)風(fēng)機(jī)軸承冷卻水供、回水手動(dòng)門及總門開啟，冷卻水投入正常。檢查空預(yù)器循環(huán)風(fēng)機(jī)軸承箱油位在油窗中心線上方，但不得超過高、低油位線限值。檢查空預(yù)器循環(huán)風(fēng)機(jī)出、入口關(guān)斷擋板壓縮空氣手動(dòng)門開啟，擋板送電并關(guān)閉。檢查空預(yù)器循環(huán)風(fēng)磨料手動(dòng)門、電動(dòng)門關(guān)閉。

確認(rèn)空預(yù)器循環(huán)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)條件滿足，對應(yīng)側(cè)空預(yù)器已運(yùn)行。啟動(dòng)空預(yù)器循環(huán)風(fēng)機(jī)，檢查風(fēng)機(jī)電流、振動(dòng)、聲音及軸承溫度均正常。檢查空預(yù)器循環(huán)風(fēng)機(jī)出口擋板、入口擋板聯(lián)開，否則手動(dòng)開啟。通過調(diào)整磁力耦合器開度來調(diào)整循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，開度0%對應(yīng)轉(zhuǎn)速為0 r/min，開度100%對應(yīng)轉(zhuǎn)速為960 r/min。逐漸調(diào)整磁力耦合器開度到30%（對應(yīng)轉(zhuǎn)速為288 r/min），檢查空預(yù)器循環(huán)風(fēng)機(jī)、磁力耦合器無異常后，逐漸調(diào)整磁力耦合器開度到60%（對應(yīng)轉(zhuǎn)速為576 r/min）。

根據(jù)機(jī)組負(fù)荷調(diào)整循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。負(fù)荷小于400 MW時(shí)，將磁力耦合器輸出開度調(diào)至60%（對應(yīng)轉(zhuǎn)速為576 r/min）；負(fù)荷大于400 MW 低于500 MW 時(shí)，將磁力耦合器輸出開度調(diào)至75%（對應(yīng)轉(zhuǎn)速為720 r/min）；負(fù)荷大于500 MW 時(shí)，將磁力耦合器輸出開度調(diào)至85%（對應(yīng)轉(zhuǎn)速為816 r/min）。

投入循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制，自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)機(jī)組負(fù)荷及空預(yù)器差壓調(diào)整循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，其控制邏輯為：①機(jī)組負(fù)荷為400 MW 以下時(shí)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為576 r/min，當(dāng)差壓達(dá)到0.8 倍基準(zhǔn)值時(shí)，每升高100 Pa風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高50 r/min；②機(jī)組負(fù)荷為400～500 MW時(shí)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為720 r/min，當(dāng)差壓達(dá)到0.9 倍時(shí)每升高100 Pa 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高50 r/min；③機(jī)組負(fù)荷為500～600 MW 時(shí)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為816 r/min。

3.2 運(yùn)行調(diào)整措施

空預(yù)器防堵灰系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整措施主要包括減少脫硝入口NOx量、合理控制氧量、低氨逃逸等。

3.2.1 減少脫硝入口NOx量

根據(jù)機(jī)組負(fù)荷、磨煤機(jī)運(yùn)行方式及煤量，及時(shí)對二次風(fēng)擋板和燃燼風(fēng)擋板進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化配風(fēng)（優(yōu)化一、二次風(fēng)及燃燼風(fēng)），控制脫硝入口NOx質(zhì)量濃度在合適范圍。

3.2.2 合理控制氧量

50%～75%負(fù)荷工況下，控制氧量在3.5%～6%之間；75%～100%負(fù)荷工況下，控制氧量在2%～3.5%之間；此外根據(jù)煤種及負(fù)荷波動(dòng)情況進(jìn)行微調(diào)，防止鍋爐燃燒缺氧?？疹A(yù)器入口氧量不準(zhǔn)時(shí)可參考脫硝入口氧量，如兩側(cè)氧量偏差大于2%時(shí)，及時(shí)將氧量降低，將側(cè)備用磨煤機(jī)的二次風(fēng)開至60%以上；如偏差仍無法降低，可將氧量較低側(cè)的上下層燃燼風(fēng)開大至60%，將氧量較高側(cè)上下層燃燼風(fēng)關(guān)小至20%。

3.2.3 降低氨逃逸

將脫硝出口NOx量控制在排放標(biāo)準(zhǔn)值的70%～80%，不應(yīng)長時(shí)間將脫硝出口NOx量控制為較低，防止噴氨過量。

3.3 防堵灰系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)

空預(yù)器防堵灰系統(tǒng)投運(yùn)后，注意加強(qiáng)對空預(yù)器電流的監(jiān)視?？疹A(yù)器電流超過15 A，每5～10 min 降低循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速100～200 r/min。觀察空預(yù)器電流變化，循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降至440 r/min，空預(yù)器電流無下降趨勢或空預(yù)器電流超過20 A，停運(yùn)循環(huán)風(fēng)機(jī)。

投入空預(yù)器在線水沖洗期間，應(yīng)停運(yùn)對應(yīng)側(cè)空預(yù)器循環(huán)風(fēng)機(jī)，沖洗完畢再啟動(dòng)循環(huán)風(fēng)機(jī)。檢查空預(yù)器循環(huán)風(fēng)機(jī)軸承冷卻水投入正常，冷卻水壓力大于0.35 MPa，水溫低于35 ℃。

空預(yù)器循環(huán)風(fēng)機(jī)軸承溫度小于70 ℃、大于70 ℃時(shí)報(bào)警，大于90 ℃時(shí)風(fēng)機(jī)跳閘?？疹A(yù)器循環(huán)風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承溫度小于70 ℃、大于70 ℃時(shí)報(bào)警，大于95 ℃時(shí)風(fēng)機(jī)跳閘?？疹A(yù)器循環(huán)風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)小于5.6 mm/s、大于5.6 mm/s 時(shí)報(bào)警，大于11 mm/s 時(shí)手動(dòng)停運(yùn)風(fēng)機(jī)?？疹A(yù)器循環(huán)風(fēng)機(jī)軸承箱油位在高、低油位線限值之間，正常油位在油窗中心線上方?？疹A(yù)器循環(huán)風(fēng)機(jī)磁力耦合器永磁磁盤溫度小于135 ℃、大于150 ℃時(shí)報(bào)警，風(fēng)機(jī)跳閘。檢查空預(yù)器循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與磁力耦合器開度符合對應(yīng)關(guān)系，偏差不超過100 r/min。檢查空預(yù)器防堵灰系統(tǒng)風(fēng)道無漏風(fēng)。

4 空預(yù)器防堵灰改造后效果分析

在機(jī)組額定負(fù)荷下，改造前2 臺(tái)空氣預(yù)熱器的煙氣差壓約為3.2 kPa，改造后相同負(fù)荷下空氣預(yù)熱器的煙氣差壓基本維持在1.2 kPa 左右。這充分說明改造后空預(yù)器差壓明顯降低，同時(shí)顯著降低了空預(yù)器的煙氣阻力。

經(jīng)過一段時(shí)期的運(yùn)行，空預(yù)器堵灰情況與改造前相比顯著減輕，改造后取得了較好的效益。通過改造，減少了引風(fēng)機(jī)的電耗，降低了排煙溫度，提高了鍋爐效率，電廠通過空預(yù)器防堵灰改造取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。