600MW鍋爐空氣預熱器在線水洗方法

王偉年

(華陽電業有限公司漳州后石火電廠，福建漳州　363105)

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600MW鍋爐空氣預熱器在線水洗方法

王偉年

(華陽電業有限公司漳州后石火電廠，福建漳州363105)

摘要:分析了鍋爐空氣預熱器水洗的必要性及在線水洗的可行性，提出了空氣預熱器水洗的兩種方法，重點論述了空氣預熱器在線水洗的操作過程。空氣預熱器水洗過程中的廢水參數及水洗后的運行參數表明，水洗效果良好，保證了機組安全、穩定運行。

關鍵詞:600 MW機組;空氣預熱器;在線水洗;排煙脫硝

1　空氣預熱器水洗的必要性及在線水洗的可行性

鍋爐空氣預熱器(以下簡稱空預器)是利用煙氣余熱提高進入爐膛空氣溫度的設備，其運行效果直接影響鍋爐的效率。為減少煙氣中NOx對空氣的污染，在空預器上游配置了排煙脫硝裝置。脫硝裝置中未完全反應的氨氣(也稱逃逸的氨)伴隨煙氣與氧化硫形成硫酸銨復合物，此物質為黏狀物，很容易沉積在空預器換熱鰭片上，造成空預器差壓上升，引風機電流增加，機組被迫降負荷或停運。按鍋爐廠家的要求，空預器煙氣側進出口差壓達到2500 Pa以上時需對其進行水洗。雖然空預器日常清洗時可采用蒸汽吹灰器定期吹除積灰，但效果并不理想，并且隨著環保指標的日趨嚴格，NOx排放限值更低，導致噴氨量大幅增加，空預器堵塞會更加頻繁，因此，機組停運時有必要用大量的清水清除污物［1］。

沉積在空預器換熱鰭片表面上的黏狀物，直接用水進行清洗時，酸性成分與水發生反應，使經過換熱鰭片的清洗水呈酸性甚至強酸性(pH值為2～3)，會對設備造成嚴重腐蝕，必須增加化學清洗藥品。如某電廠空預器水洗時加入清洗預膜劑EC3415A，該預膜劑含有聚磷(可作為緩蝕保護)、有機分散劑(可增加水洗的能力及效果)和表面活性劑等。清洗過程中，該清洗藥品提供NaOH基礎pH環境，由表面活性劑先行清除鰭片金屬表面上的油分及脂類，再由分散劑絮凝微細粒子將之帶離金屬表面;同時，腐蝕抑制劑在金屬表面形成均勻且致密的鈍化層，可防止水洗廢液中硫酸銨復合物的腐蝕性攻擊。

空預器水洗可采用機組停運時水洗和機組正常運行時停運單側風組在線水洗2種方法，2種水洗效果相同，僅在操作方面有些差別。能否實施在線水洗，關鍵在于鍋爐設計的風煙系統是否配置能夠將單側空預器完全隔離的風煙擋板［2］。停機水洗操作相對較簡單，機組停運且空預器冷卻后即可開始進行;而在線水洗需要降低機組負荷到35％額定負荷，退出單側風組，操作相對復雜。從經濟方面核算:若采取停機水洗的方式，機組啟、停1次的費用約為500萬元;若采取在線水洗的方式，可選擇在電網低谷(如周末、節假日)時提前向調度部門申請，統一平衡全廠各機組的負荷，清洗時間僅需2 d，不會產生經濟損失，節能效果顯著。

2　主設備概況

某電廠4×600 MW機組配置的鍋爐為變壓運行、輻射、一次中間再熱、全燃煤或50％燃煤+50％重油混燒、雙切圓燃燒、露天布置、平衡通風、超臨界參數直流鍋爐。鍋爐風煙系統配備2臺動葉可調式軸流送風機、2臺離心式雙速引風機、2臺離心式一次風機、5臺直吹式中速磨煤機、2臺三分倉回轉式空預器及2臺蒸汽式暖風器。同步配備了低氮燃燒器、選擇性催化還原(SCR)脫硝裝置、靜電除塵器(ESP)、海水脫硫裝置(FGD)、海水排放氧化槽等環保設施。鍋爐風煙系統流程如圖1所示。

3　空預器在線水洗操作過程

空預器水洗水源采用廠內工業水，并安裝有水洗升壓泵，水洗過程中可根據需要調整化學藥品的加入量。水洗只能單側進行，水洗排放的廢水通過空預器下方的灰斗臨時排放管排入機組廢水槽，并通過排污泵打至廠內廢水站統一處理。水洗系統流程如圖2所示。

圖1　鍋爐風煙系統流程

圖2　空預器水洗系統流程

3.1水洗前確認項目

(1)水洗藥品準備(機組滿負荷時若空預器壓差小于3000 Pa，廠家建議采用5 t的水洗藥劑進行清洗;若空預器壓差大于3000 Pa，采用6 t的水洗藥劑進行清洗)，工業水準備(大約需要8 000 t)，廢水池準備(按照工業水量準備)。

(2)水洗加藥泵、水洗升壓泵試轉合格，2臺機組排水泵均可投用。

(3)空預器灰傳送器底盤拆開并確認傳送器及灰斗內無積灰，廢水排放臨時配管已接好。

(4)確認送風機、一次風機出口疏水管無堵塞后接上排水管。

(5)空預器氣動馬達試轉合格且油杯內油已加滿。

(6)與水洗相關的電動閥門、氣動閥門及擋板均可正常使用。

(7)一次熱風擋板差壓變送器校驗準確，二次熱風擋板裝臨時就地差壓計，空預器出口煙道裝臨時負壓計。

(8)關閉水洗側空預器傳送器入口手動閘門，開啟水洗側空預器傳送器入口氣動擋板。

(9)在排水管上安裝掛片進行水洗腐蝕速率的監控。

3.2水洗側空預器冷卻

(1)機組降負荷到35％額定負荷(210 MW)，機組控制模式由協調模式“CC”切換為鍋爐輸入模式“BI”。因負荷低，盡量保持中間層2臺磨煤機運行，投入2層煤粉燃燒器的點火器穩燃。退出暖風器及水洗側空預器的吹灰器，并且爐膛吹灰器吹灰完成。

(2)將水洗側引風機入口導葉置手動，緩慢關至全關后停止水洗側引風機，并確認其出口煙氣擋板聯鎖全關。

(3)手動關閉水洗側電除塵器入口煙氣擋板，關閉水洗側脫硫塔海水電動閥，將水洗側一次風機入口導葉置手動，緩慢關小并保持空預器一次風壓為10～20 kPa，注意避免運行側熱風回流至水洗側。

(4)關閉水洗側空預器出口一次熱風擋板，保持熱風擋板前、后差壓在300 Pa以上;關閉水洗側空預器入口煙氣擋板，空預器開始利用送風機冷卻。

(5)將水洗側送風機動葉置手動，緩慢將開度關至25％。注意監視送風機A/B的出口壓力、風箱與爐膛差壓。

(6)水洗側空預器出口一、二次風溫及出口煙溫均降至100℃以下，觀察10 min后溫度不再上升時，空預器冷卻結束。

(7)將水洗側送風機動葉開度關至15％，手動關閉水洗側空預器出口二次風擋板。注意保證爐內氧量足夠(氧量控制修正至5％)，防止因不完全燃燒和爐膛溫度低而滅火。

(8)關閉送風機出口聯絡風擋板。

3.3水洗側空預器水沖洗

(1)打開水洗側空預器入口風道及出口煙道疏水閥，確認各疏水管道暢通。確認運行側空預器水洗排污閥關閉、水洗側空預器排污閥全開。開啟水洗側空預器出口煙道人孔門，以便觀察灰斗內是否滿水。

(2)啟動水洗側空預器氣動馬達并停止電動馬達。開啟水洗泵入口閥及最小流量控制閥，啟動水洗升壓泵，運行正常后開啟其出口閥。緩慢打開水洗側空預器冷端水洗蝶閥，并調整冷端水洗壓力為50 kPa，確認排污管出水正常; 10 min后漸漸開大，使水洗壓力達500 kPa，清洗水流量控制在200 m3/h。切換至熱端水洗時工業水壓力控制在450 kPa，清洗水流量控制在180～200 m3/h。水洗期間注意檢查灰斗水位，防止滿水到水平煙道。

(3)啟動加藥系統并調整加藥流量及投加藥品的質量分數。按投加藥品的質量分數需要，設定加藥泵的流量，并盡量維持沖洗水泵的流量為200～250 m3/h。例如:投加藥品的質量分數為0.100％，保持加藥泵流量在200 L/h左右;投加藥品的質量分數為0.175％，則保持加藥泵流量在370 L/h左右。

(4)第1階段:冷端開始水洗1 h后，切換為熱端水洗1 h(冷、熱端交替各1 h，共計4 h)。因為清洗初期所排放的廢液含有較多的硫化物且濁度較大，添加的藥品無法有效發揮其功能，所以不加藥品。冷端和熱端清洗的第1個小時工業水量提高到250 m3/h，目的是稀釋廢液，降低硫化物含量及濁度，以提高廢水的pH值。又因冷端和熱端的第1個小時清洗提高了水量，大量工業水將空預器清洗得較干凈，所排廢液的硫化物含量及濁度已降低，因此冷端和熱端清洗的第2小時，投加藥品的質量分數均為0.100％，以增強清洗效果。

(5)第2階段:冷端水洗2 h后，切換至熱端水洗2 h。第2階段4 h投加藥品的質量分數為0.175％，目的是盡快對空預器換熱鰭片上清洗后的金屬表面進行腐蝕控制及鈍化。

(6)第3階段:冷端水洗1 h后，切換至熱端水洗1 h(冷、熱端交替各1 h，共計4 h)。第3階段4 h投加藥品的質量分數為0.100％，目的是對空預器換熱鰭片等金屬設備進行腐蝕抑制、鈍化及預膜保護。第3階段結束后，依水質分析情況判斷是否進行第4階段水洗(同第3階段)。

空預器冷端和熱端水洗閥門的切換操作，均采用先冷端、后熱端的原則。水洗時長、沖洗水量及加藥量等見表1。

(7)水洗前2個階段每小時化驗1次水質數據(pH值、濁度及電導率)，第3階段加強水質監測的頻次，改為每0.5 h化驗1次。當空預器冷、熱端排放液濁度均小于100 NTU，pH值比清洗工業水小0.5且電導率比清洗工業水小50 μS/cm時，切換至冷端繼續清洗0.5 h后，水洗結束。

(8)停運水洗泵，關閉其入口閥、出口閥和再循環閥，開啟水洗管道排污閥將水洗管道內的積水放盡，存水放盡后關閉水洗管路上的各個閥門。

3.4水洗側空預器烘干及風組恢復

表1　空預器水洗過程水量及加藥量

(1)空預器在線水洗后，必須盡快對空預器進行烘干。為保證燃燒空氣的品質并減少煙氣中的雜質在換熱鰭片上沉積(因煙氣擋板無法關閉嚴密)，空預器越干燥越好。按經驗，烘干時間應大于10 h。

(2)啟動水洗側空預器電動馬達并停止氣動馬達，對水洗側暖風器蒸汽管路進行暖管。

(3)在排放口沒有水流出時，關閉空預器水洗排污閥，開啟空預器傳送器下灰手動閘板，打開水洗側空預器出口二次風擋板前人孔門。

(4)投入水洗側暖風器系統，水洗側送風機動葉開度保持在15％左右，暖風器出口風溫在80℃以上，水洗側空預器開始烘干。

(5)當水洗側空預器烘干3 h后，關閉空預器出口二次風擋板前人孔門，并打開水洗側空預器出口二次風擋板。

(6)逐漸將水洗側送風機動葉開度開至25％左右，盡量提高暖風器出口風溫。

(7)在水洗側空預器出口二次風溫大于80℃的情況下保持烘干12 h。

(8)檢查確認空預器出口煙道干燥后關閉人孔門，檢查確認灰斗下灰口干燥后關閉下灰手動閘門，檢查確認水洗側風機出口風箱內沒有水流出后關閉排污手動閥。烘干過程結束。

(9)開啟水洗側電除塵器入口煙氣擋板，開啟水洗側出口一次熱風擋板，開啟空預器入口煙氣擋板，啟動水洗側引風機，兩側風組調整平衡，開啟送風機出口聯絡風擋板。穩定2h后，對鍋爐進行1次全面吹灰，再安排另一側空預器水洗。

4　空預器水洗效果分析

4.1水洗過程中的廢水參數監控(以A側空預器為例)

(1)從圖3可以看出，水洗4 h后，冷端和熱端的電導率分別從2 100 μS/cm和2 260 μS/cm降到469 μS/cm和430 μS/cm左右，最后維持在260 μS/cm左右，說明廢水中的雜質迅速減少，水洗效果明顯。

(2)水洗初期冷端和熱端pH值分別為3.6和3.8，呈酸性，水洗4 h后可維持在6.0～7.0，說明水洗藥劑能夠對水洗出來的酸性物質很好地進行緩沖，對設備能夠起到保護作用。

(3)水洗初期熱端和冷端濁度大于1 000 NTU，水洗4h后，冷端和熱端的濁度分別降至120 NTU和122 NTU，最后降至75 NTU左右，說明沉積物能夠迅速減少，水洗效果良好。

圖3　空預器A側水洗參數變化

4.2空預器水洗前、后主要參數對比

水洗后，空預器差壓、引風機電流、送風機電流及出口風壓等均明顯降低，主要參數見表2。

4.3水洗掛片腐蝕速率

空預器水洗后抽出排水管處檢測掛片檢查腐蝕速率，A側為0.117 mm/a，B側為0.149 mm/a，均在正常允許范圍內(一般認為0.254 mm/a以下屬于正常)。

表2　600 MW工況下空預器水洗前、后運行參數

5　結束語

綜上所述，通過對鍋爐空預器采取機組正常運行中隔離單側風組進行在線水洗的方法，可使空預器的運行差壓明顯降低，增強了空預器的換熱效果，提高了鍋爐效率，并且避免了機組被迫停運，減少了機組停、開機的費用，大大提高了機組運行的安全性和經濟性。

參考文獻:

［1］曾壁群，姚友工，楊博，等.SCR煙氣脫硝過程中硫酸氫銨的形成原因及清洗方法［J］.華電技術，2015，37(1) : 40－41.

［2］姜錫倫，郭迪華，馮進利.鍋爐運行與檢修技術［M］.北京:中國電力出版社，2013: 604－610.

(本文責編:劉芳)

王偉年(1973—)，男，福建漳州人，工程師，從事火力發電廠運行技術管理方面的工作(E-mail: 18959676656@ 163.com)。

作者簡介:

收稿日期:2015－08－31;修回日期:2015－11－17

中圖分類號:TM 621.2

文獻標志碼:B

文章編號:1674－1951(2016)01－0028－04