高壓柱塞泵在線水沖洗技術在脫硝空預器上的應用

邢希東，程榮新

（1.天津大唐國際盤山發電有限責任公司，天津薊縣301900；2.遼寧調兵山煤矸石發電有限責任公司，遼寧調兵山112700）

高壓柱塞泵在線水沖洗技術在脫硝空預器上的應用

邢希東1，程榮新2

（1.天津大唐國際盤山發電有限責任公司，天津薊縣301900；2.遼寧調兵山煤矸石發電有限責任公司，遼寧調兵山112700）

利用以高壓柱塞泵為核心設備的在線高壓水沖洗技術成果，解決了回轉式空預器突發堵灰的異常情況。針對脫硝空預器堵灰嚴重的現象，嘗試了空預器在線進行高壓水沖洗的方法，沖洗效果證明，高壓水在線沖洗可使空預器煙氣側的差壓下降，解決了空預器的堵灰問題，并提出了防范措施。同時，對采用柱塞式高壓泵進行在線水沖洗，提出了沖洗操作時需注意的事項及應用中存在的問題。

空預器；柱塞泵；在線；高壓水；沖洗；煙氣；差壓；注意事項

0 概 述

電力行業是經濟發展的先行行業，安全高效和環保是對電力行業的最基本的要求。隨著達標環保排放壓力的增大，我國規定了單機容量20萬千瓦以上、投運年限20年內的現役燃煤機組，需有配套的脫硝設施。目前，我國大容量發電機組中常布置有回轉式空氣預熱器（簡稱“空預器”）。回轉式空預器的波紋板式蓄熱元件被緊密地放置在扇形隔倉內，由于流通空間狹小，很容易造成灰塵的沉積。采用配套的脫硝設備后，雖然對空預器本體及吹灰系統進行了相應改造，但脫硝系統投運后，還是加劇了空預器的堵灰現象。空預器堵灰既影響了鍋爐設備的運行安全，也增加了設備的能耗，降低了電廠效率。空預器堵灰導致三大風機（送、引風機、一次風機）的電流增大、排煙溫度升高，鍋爐效率降低。同時，還使送、引風機喘振增加，甚至會引發鍋爐RB事故。當堵灰嚴重時，將導致機組無法滿負荷運行，甚至迫使機組停運檢修，對電廠經濟性產生嚴重影響。空預器因堵灰導致差壓增大后，傳統的蒸汽吹灰或聲波吹灰系統已無法發揮明顯作用。利用高壓沖洗水在線沖洗技術，可降低空預器的差壓，成為不停爐在線處理的主要可行手段。現對某型空預器的堵灰原因進行分析，并介紹高壓水對空預器進行在線沖洗的成功經驗。

1 設備狀況

1.1 系統布置

某2×600 MW火電機組采用亞臨界壓力、一次中間再熱、固態排渣、單爐膛、∏型布置、全鋼構架懸吊結構、半露天布置、控制循環汽包爐。機組中設置了三分倉回轉式空氣預熱器，平衡通風。6套制粉系統均為正壓直吹式的制粉系統，配置了ZGM-123型中速磨煤機。

1.2 脫硝空預器改造

脫硝SCR反應器投運后，由于氨逃逸的存在，會加劇空預器中溫段和冷端的腐蝕和堵灰。因此，需對下游空預器在防止堵塞和冷段清洗方面作特殊設計和改造。改造范圍主要包括幾個方面。

（1）改造后，空預器的換熱面積由4 5032 m2增加到47 189 m2，約增加4.8%；蓄熱元件仍維持原來的三段布置，總高度由860 mm增加到1 910 mm，增加約2.7%。

（2）改造后，空預器轉動重量的計算值（含驅動裝置及頂部軸承箱、驅動軸等）由373.12 t增加為423.23 t，增加約13%；驅動電機功率由9 k W增加至11kW。

（3）采用性能較好的HS7板型的熱段元件替代原DU板型，高度由原來的780 mm降低至300 mm。

（4）仍利用原中溫段，保持HS7板型不變，高度780 mm不變。

（5）在冷段層，采用HS8板型脫碳鋼度搪瓷表面傳熱元件，高度由原300 mm增加到830 mm。在冷端采用搪瓷表面的傳熱元件，可隔斷腐蝕物（硫酸氫銨和由SO3吸收水分產生的H2SO4）和金屬接觸，而且表面光潔，易于清洗干凈。搪瓷層的穩定性好，耐磨損，使用壽命長。

（6）在空預器熱端，新增1臺普通蒸汽吹灰器。冷端吹灰器采用雙介質吹灰器，采用蒸汽/高壓水作為吹灰介質，新增一套以高壓柱塞泵為核心設備的高壓水泵系統，供2臺空預器共用，可進行在線隔離或非隔離以及離線水沖洗。

1.3 空預器高壓水沖洗系統

高壓水沖洗時射流集中，水的剪切強度大，對灰垢的清掃能力比蒸汽更強。同時，高壓水的流速遠小于蒸汽流速，對空預器的動能破壞作用比蒸汽小。因此，大部分脫硝空預器配有高壓水沖洗裝置，供空預器在線或離線沖洗。某機組采用了3D2A型高壓沖洗水泵組，該泵組可在現場集成安裝，具有結構緊湊體積小等特點。高壓沖洗水泵組的主要參數，如表1所示。空預器高壓水沖洗系統布置，如圖1所示。

表1空預器高壓沖洗水泵組性能參數

圖1 空預器高壓水沖洗系統布置圖

2 空預器差壓增長趨勢分析

2.1 差壓增長趨勢分析

3號機組啟動至今，運行正常。增加脫硝系統后，對脫硝系統進行了調試，通過環保驗收后，開始正常運行。從機組啟動至今，2臺機組空預器差壓的變化趨勢圖，如圖2所示。

圖2 機組啟動后空預器差壓的變化趨勢

在滿負荷工況下，空預器差壓在某年1～3月維持在1.2～5kPa，在該年4月初，隨著脫硝設備的正常投運及高負荷季節的到來，空預器差壓的增長速度加快；尤其到了該年5月，31號空預器差壓從1.5 kPa快速上升至2.7 kPa，32號空預器差壓也從1.5 kPa上升至2.1 kPa。經比較可知，隨著脫硝設備的正常運行，加快了空預器差壓的增長速度，而且31號空預器差壓的增長速度和峰值均超過32號空預器。

2.2 空預器堵灰后采取的措施

脫硝設備投運后，因空預器差壓的快速增加，采取了針對性的解決措施。

（1）逐步縮短空預器蒸汽吹灰的時間間隔，啟動2臺空預器連續吹灰。

（2）將2臺空預器吹灰閥后的壓力從1.0 MPa提高至1.3 MPa。

（3）適當降低脫硝控制效率，減少噴氨量。

（4）積極準備空預器在線高壓水沖洗系統的調研和調試工作。

采取這些措施后，減少堵灰的效果并不明顯，所以，立即開始進行高壓水沖洗的準備工作。

3 空預器在線高壓水沖洗分析

盤山發電公司在系統完成分步調試后，制定了嚴格的技術措施和操作注意事項。經過精心準備，對3號機組2臺空預器分別進行了兩次在線高壓水沖洗，效果較為明顯，目前滿負荷工況空預器差壓已降低至1.8 kPa的可控范圍。

3.1 空預器沖洗效果分析

3.1.1 高壓水沖洗過程

根據沖洗系統的要求，空預器在線高壓水沖洗時，選擇單臺空預器進行沖洗。沖洗期間，2臺空預器（31號與32號）差壓的變化趨勢，如圖3、圖4所示。

圖3 沖洗期間31號空預器差壓的變化趨勢

圖4 沖洗期間32號空預器差壓的變化趨勢

3.1.2 滿負荷工況下的沖洗效果

在600 MW滿負荷工況下（總風量約1 420 km3/h、總煤量約250 t/h），經空預器在線高壓水沖洗，對沖洗前后空預器的差壓及風機電流的對比參數，如表2所示。

從表2數據可知，經過在線高壓水沖洗后，沖洗的效果很明顯。

（1）在600 MW負荷下，31號空預器煙氣側的差壓能維持在1.8 kPa以下，32號空預器煙氣側的差壓能維持在1.6 kPa以下，在可控范圍內。

（2）在滿負荷工況下，當空預器煙氣側、空氣側的差壓下降后，三大風機的總電流下降約110 A，每小時可節電約1 000 kW·h，節電效果明顯。

（3）空預器的差壓降至可控范圍內，基本消除了引風機喘振、送風機搶風、機組限出力等異常情況，確保了機組安全運行。

4 在線水沖洗時需注意的事項

（1）沖洗前，需首先對高壓沖洗系統的高、低壓管道進行沖洗，確認高壓泵組出入口的軟管連接牢固和通暢。

表2 滿負荷工況下空預器在線高壓水沖洗前后差壓及風機電流等參數

（2）檢查高壓泵組入口處的Y型濾網，清理底部吹灰器高壓水入口處的過濾器，確認過濾器的差壓未超標，不會引發報警信號。高壓柱塞泵入口處濾網沖洗后的效果，如圖5所示。

圖5 高壓柱塞泵入口濾網沖洗后效果圖

（3）就地確認手動壓力調整閥在全開位、溢流閥（或安全閥）在整定位、氣動卸荷閥的氣源正常、開關試驗正常后，放置在全開位置。

（4）確認高壓泵組入水口壓力大于0.15 MPa（1.5 bar）時，“入口壓力低”報警信號消失。手動啟動高壓水泵，在就地PLC控制中，40 s后電機啟動成功，再過40 s后，自動關閉氣動卸荷閥。

（5）手動關閉調壓截止閥，逐漸對系統加壓，讓泵的出口處壓力大于8 MPa（80 bar），直至使“出口壓力低”的報警信號消失。

（6）繼續手動調節調壓閥，使泵出口壓力約為21 MPa（額定值）。

（7）確認底部吹灰器已經退出到位并停止運行，手動停泵的指令發出后，就地PLC自動將氣動卸荷閥打開（泵體泄壓），延時40 s后，高壓水泵電機自動停止。

（8）高壓沖洗水系統的起壓和泄壓，依靠手動調節出口處的壓力調整閥和卸荷閥。因此，操作時要關注這2個閥門的動作情況，尤其是啟泵前，必須確認手動壓力調整閥在全開位，防止帶壓啟動。

5 沖洗系統存在的問題及解決措施

5.1沖洗流量不足

查閱高壓泵組的使用說明書，當泵組壓力為22 MPa時，對應的流量為12 m3/h。高壓柱塞泵的主要部件布置，如圖6所示。經現場實測，沖洗時的實際流量僅4～5 m3/h，說明沖洗水流量遠沒有達到設計值。分析后，認為吹灰器6個噴嘴可能有部分堵塞。因為空預器的蒸汽吹灰器和高壓水吹灰器都采用半伸縮式吹灰器，帶有噴嘴的前半部分吹灰管一直處于空預器冷端煙氣通道中，并且噴嘴介質方向與煙氣逆向，更易造成堵塞。

圖6 高柱塞泵主要部件布置圖

通過咨詢，目前安裝在空預器高壓水吹灰器的噴嘴屬于舊式噴嘴，霧化效果和防堵灰性能較差，待停爐后，應對噴嘴進行檢查和處理，加裝防堵灰裝置或更換為新型噴嘴。

需要注意的是，進入空預器的高壓沖洗水如果達到設計流量或大幅增加了流量，在沖洗時應重點監視空預器電流、空預器出口排煙溫度等關鍵參數的變化幅度，應嚴格按規定決定是否停止沖洗。

5.2 沖洗水壓力低

根據國外泵組運行的經驗，當高壓水的壓力為17.5 MPa時，即可滿足在線沖洗的要求，但在國內，已將高壓水的壓力值定為20 MPa（電機功率90 kW）時，沖洗效果還不明顯，將泵出口壓力提高至28 MPa（電機功率130 k W）后，沖洗的效果較好。

5.3 需更改沖洗水水源

目前，該高壓沖洗系統使用爐側工業水做為高壓沖洗水水源，水中泥沙較多，高壓水泵入口處的濾網容易被堵塞（要求泵入口的壓力不得低于0.15 MPa）。同時，水質呈弱堿性，不符合設備要求。現已制定了更改水源方案。

6 結 語

在燃煤鍋爐機組中，回轉式空預器的堵灰現象是比較常見的，現采取在線水沖洗方法，基本上解決了空預器差壓高的問題，在線沖洗后的效果明顯。確保機組的運行安全，提升了經濟效益。

［1］邢希東.回轉式空氣預熱器吹灰系統及改進經驗介紹［J］.鍋爐技術，2008（02）：68-74.

［2］邢希東.600 MW火電機組降低廠用電率措施［J］.中國電力，2007（09）：60-64.

Application of High-Pressure Piston Pump Online Water Wash Technology in the Denitrification Air Pre-heater

XING Xi-dong1，CHENG Rong-xin2

（1.Tianjin Datang International Panshan Power Generation Co.，Ltd.，Ji County 301900，Tianjin，China；2.LiaoNing Diaobingshang Coalgangue power Plant Co.，Ltd.，Diaobingshan 112700，Liaoning，China）

This paper describes the use of high-pressure piston pump for the core equipment online high-pressure water wash technology achievements，which solves 600MW unit rotary air preheater sudden blockage.As to the ash clogging of the denitrification air preheater，air preheater online high pressure washing method is attempted.The result shows the high pressure water online washing can decrease the pressure difference of air preheater on gas side，resolve the ash blocking.A precaution is proposed.Meanwhile notices and problems of application is proposed when piston pump needs online water washing.

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TM621.7

：A

1672-0210（2015）01-0045-05

2014-09-01

邢希東（1976-），男，高級工程師，大學本科，長期從事火力發電企業生產和節能方面的管理工作。