关于如何防止回转式空预器堵灰的探讨

摘要:文章介绍了300 MW火电机组锅炉回转式空预器低温腐蚀及堵灰情况。结合广州华润热电1#机组介绍了空预器堵灰的危害,分析了造成空预器堵灰的主要原因,给出了针对性的预防和处理措施,保证了机组安全、稳定、经济运行。

关键词:空预器;堵灰危害;原因分析;防范措施;低温腐蚀

中图分类号:TK224.9 文献标识码:A文章编号:1006-8937(2010)12-0098-01

目前300 MW火电机组燃煤锅炉一般大多采用回转式空气预热器(以下简称空预器)。该类空预器为三分仓容克式,是一种以逆流方式运行的再生热交换器。蓄热元件自上而下分为冷热段各两层,均采用波纹板耐腐蚀钢板,全部蓄热元件分装在若干个扇形仓格内。从多家电厂运行情况看,空预器堵灰问题是普遍存在并威胁机组安全经济运行的一大问题,现对空预器堵会的危害、原因,及防范措施进行分析。

1空预器堵灰的危害

空预器堵灰最明显的现象就是空预器出入口差压的增大。广州华润热电有限公司两台330 MW机组分别于2009年年底投产,投产半年后,1#机组出现明显的堵灰现象,空预器满负荷时烟气差压由投产初期的1.1 kPa逐渐上升至2.5 kPa,一、二次风差压也明显增大,引风机满负荷电流由投产初的160 A增加至目前的210 A,送风机,一次风机电流也相应增大,这使得风烟系统电耗大幅度增加。

另外,空预器烟气差压的增大,使得送引风机烟风道阻力特性发生变化,这极易诱发风机失速,对整个机组的安全运行构成了威胁。为避免风机失速事故的发生,广州华润热电人为降低了锅炉总风量,这使得锅炉飞灰含炭率和炉渣含碳量明显上升,并且在燃用高硫煤时,还加剧了锅炉炉膛结焦。由此看出,空预器的堵灰严重威胁着机组的安全经济运行,须特别重视,严加防范。

2空预器堵灰的原因

造成空预器堵灰的主要原因有以下3个方面。

2.1使用高硫煤造成低温腐蚀严重 当燃用含硫高的燃料时,燃烧后形成的SO2有一部分会进一步被氧化成SO3,且与烟气中的水蒸汽结合成硫酸蒸汽。烟气中硫酸蒸汽的凝结温度称为酸露点,它比水露点要高很多。烟气SO3(或者说硫酸蒸汽)含量愈多,酸露点就愈高,烟气中的酸露点可达140～160 ℃,甚至更高。

烟气的酸露点与燃料含硫量和单位时间送入炉内的总硫量有关,而后者是随燃料发热量降低而增加的。显然,燃料中的含硫量较高,发热量较低,燃烧生成的SO2就越多,进而SO3也将增加,致使烟气酸露点升高。烟气对受热面的低温腐蚀常用酸露点的高低来表示,露点愈高,腐蚀范围愈广,腐蚀也愈严重。

2.2吹灰系统程序设计不合理 广州华润热电1#机组吹灰系统控制PLC程序设计存在问题,空预器吹灰系统不能彻底疏水,空预器吹灰时蒸汽携带水进入空预器,这使得空预器受热面积灰加剧。这种情况在甘肃张掖发电公司和湖北华润蒲圻发电公司都有发生。

2.3长时间煤油混燃造成空预器积灰

锅炉启停炉过程中或稳燃时都要投油枪,燃料油燃烧后大量烟灰通过空气预热器传热元件波形板上,由于燃料油生成的烟灰颗粒较小且吸附性较强,加之燃料油中的不可燃液体的作用,造成燃油过程中大量的烟灰紧固地粘在传热元件上,正常运行后燃料油灰又会吸附大量煤灰粉尘颗粒,造成传热元件局部通道流通截面减小,从而造成堵灰。

3空预器堵灰的防范措施

①严格控制使用煤种,防止高硫燃料集中进入锅炉。以减小对空预器腐蚀程度。

②在冬季或环境温度低的时候及时投入暖风器系统或者热风再循环系统运行,提高排烟温度和空预器入口空气温度,使空气温度升高30～50 ℃后,再送入空预器。但提高排烟温度虽可使腐蚀减轻,却增加了排烟热损失,使锅炉经济性降低。广州华润热电公司地处华南,环境温度较高,在设计之初由于考虑节省投资费用,所以取消了暖风器系统和热风再循环系统,但这使得空预器低温腐蚀严重,影响了机组的安全经济运行。

③改造空预器吹灰系统PLC,确保用蒸汽吹灰时应确保空预器疏水能畅通,吹灰前应当充分疏水,防止吹灰蒸汽带水。

④吹灰蒸汽改用压缩空气,使用压缩空气吹灰,无须担心因蒸汽疏水不畅导致空预器受热面积灰堵塞的问题,湖北华润蒲圻发电公司2007年改用压缩空气吹灰后,再未发生过空预器堵灰的问题。

⑤烟气中SO2进一步氧化成SO3是在一定条件下发生的,炉膛火焰中心温度越高,过量空气越多,生成的SO3就会越多。因此,要求运行人员精心操作,合理配风,使燃烧状态最佳,减少SO3的生成。各人孔门、看火孔应关严,漏焊的各种穿墙管道或烟道密封应及时补焊封严。

⑥及时清扫锅炉受热面,尤其是对流受热面的吹扫。因为烟气流过对流受热面时,SO2会在某些催化剂(如钢管表面的Fe2O3膜,受热面管子上沉积物或燃油时可能出现V2O5等)的作用下生成SO3。

⑦装设蒸汽吹灰和水清洗装置,定期对空预器进行清扫,以保证蓄热元件不积灰、堵灰,防止受到粘污而造成低温腐蚀。但应注意:采用水清洗空预器只能在机组停运后进行,且应彻底清洗干净,否则比不清洗危害更大。如果波纹板箱有一层未清洗干净,运行后势必造成堵塞、磨损及腐蚀。采用水清洗后还必须进行干燥,一般可将烟道档板打开,利用锅炉余热进行。如机组停运时间较长,锅炉内无余热,则可启动吸、送风机进行强行通风干燥。应禁止经水冲洗后不经干燥就投入运行,因为运行中较干燥的烟灰必将粘附于潮湿的波纹板上,造成堵塞和腐蚀。

⑧用耐酸的搪瓷波形板或陶瓷材料等耐腐蚀性好的材料作为空气预热器低温段的传热元件,进行调研,如可行,及时利用检修机会进行换热元件的更换,从根本上杜绝低温腐蚀和堵灰的发生。 由以上分析我们可以看出,空预器堵灰对火电机组的安全性和经济性都有很大危害,造成空预器堵灰的原因也有很多,各电厂应根据本机组运行实际情况,分析有可能造成空预器堵灰的主要因素,及早采取针对性的防范措施,防止空预器发生堵灰,确保机组安全经济稳定运行。

参考文献:

[1] 李青.火力发电厂节能技术及应用[M].北京:中国电力出版社,2007.

[2] 周如曼.300MW火力发电机组故障分析[M].北京:中国电力出版社,1999.

[3] 黄新元.电站锅炉运行与燃烧调整[M].北京:中国电力出版社,2007.

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