630MW燃煤鍋爐回轉式空預器堵塞問題的技術探討

盛尊東 吳江斌

摘 要：本文結合某火電廠630MW燃煤直流鍋爐運行實際情況，提出了控制預防空預器堵塞的技術措施，并針對防堵措施進行了深入探討和研究。

關鍵詞：空預器;排煙溫度;硫酸氫氨;防堵措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.034

1 回轉式空預器結構與運行參數

1.1 空預器結構

某火電廠630MW鍋爐空預器是豪頓華生產的31VNT1950型空預器，采用轉子中心軸垂直布置、固定密封、三分倉結構，主轉速1轉/min，輔轉速0.5轉/min。預熱器由轉子連續旋轉，通過特殊形狀的金屬元件從煙氣中吸收熱量，然后將熱量交換給冷空氣，由于預熱器轉子緩慢地旋轉，煙氣和空氣交替地流過受熱元件。

1.2 空氣預熱器運行參數及堵塞的原因

（1）空預器設計參數。一次風入口風溫：26℃（MCR）;一次風出口風溫：310℃;二次風入口風溫：23℃（MCR）;二次風出口風溫：330℃;煙氣進口溫度：363℃;煙氣出口溫度：146/142℃。

（2）空預器堵塞的原因分析。主要原因：1）鍋爐燃煤特性與設計值偏離較大。至2016年以來供給側結構性改革，尤其是去產能政策持續推進，燃煤供應持續緊張且市場價格持續高位，燃煤機組利潤空間受到雙重壓縮，采取配煤摻燒方式降低燃煤采購單價，便成為提升企業盈利能力的重要手段之一。由于入爐煤種嚴重偏離設計值，從而造成相同負荷下燃煤量大幅增加，從而鍋爐燃燒產物中灰分含量大幅增加，從而加劇了鍋爐尾部受熱面磨損、結焦堵塞的程度;同時由于入爐煤質含硫量的增加，導致煙氣中硫化物成分進一步增加，直接增加了SCR脫硝系統運行中硫酸氫氨生成的可能性，從而導致在鍋爐尾部空預器煙溫較低部分結露，加大了空預器堵塞的嚴重程度。2）隨著國家“節能降耗、保衛藍天”戰略的實施，火電廠環保排放標準進一步提高，導致燃煤機組SCR脫硝系統投入使用率升高，從而形成疊加效應導致硫酸氫氨的生成量增大，進一步加劇了空預器堵塞的程度。3）由于電力市場體制改革的不斷深入，燃煤機組參與電網深度調峰的頻率與幅度不斷加大，而鍋爐在低負荷運行的情況下爐膛熱負荷處于低位狀態，鍋爐排煙溫度較低從而進一步加劇硫酸氫氨在空預器部位的結露，再次加劇空預器堵塞程度。4）由于機組在運行中加減負荷頻繁，空預器壓差大導致爐膛負壓、送、引風機出力波動較大，從而在燃燒調整過程中不及時、不得當導致尾部受熱面結焦，從而加劇空預器堵塞程度。

2 關于預防空預器堵塞的技術措施與具體實施方案

2.1 常規性防堵塞措施

（1）鍋爐尾部空預器、SCR反應區蒸汽吹灰。原理：利用蒸汽的氣動能量，使其在空預器受熱面處與粉塵以及附著物產生振蕩破壞，阻止粉塵粒子在受熱面表面沉積，以便使煙氣將其帶走或靠自身重力沉降，達到清灰的目的。

某廠鍋爐吹灰主汽源取至鍋爐末級過熱入口集箱，壓力25.9MPa，溫度522.7℃;機組在啟動初期負荷低于10%時，空預器吹灰汽源由高壓輔助蒸汽系統供給，其壓力1.5MPa，溫度350℃。

（2）空預器激波吹灰。利用乙炔與空氣通過流量控制裝置按一定比例混合，由高能點火裝置點燃燃氣混合器內的混合氣體，混合氣體發生爆燃，在紊流器中形成高壓、高速氣流，由沖擊管噴口噴出，產生瞬間沖擊波;沖擊波將能量積聚于極短時間和空間，在氣體介質中形成能量間斷面，使氣流的壓力和速度產生突變，其瞬間傳播速度可達1000m/s，其波峰瞬時壓力值大約1Mpa。當沖擊波作用于積灰表面時，其聲能和動能將對灰塵粒子產生沖擊和加速擾動，使之與受熱面分離，從而脫落。

（3）機組運行過程中優化SCR反應器噴氨投入方式。主要通過技能改造和優化運行的方式，精準檢測氮氧化物的出口濃度以及氨氣的逃逸率，從而精細調整氨氣的流量，控制煙塵中氮氧化物的排放值在35ppm與42ppm之間，從而進一步降低空預器部分硫酸氫氨的生成，減緩空預器堵塞程度。

2.2 對空預器堵塞技術的進一步探究

（1）空預器熱熔。原理：針對某廠630MW鍋爐A側空預器堵塞嚴重的現狀，利用提高A側空預器出口排煙溫度的方法使硫酸氫銨氣化分解以降低空預器阻力。

一是當機組負荷處于350MW以上時，全開A、B側二次風熱風再循環，投入A、B空預器冷端連續吹灰，吹灰壓力1.5Mpa以上，關閉A、B送風機出口聯絡擋板，在保證引風機穩定運行前提下增加A引風機出力，減少B引風機出力，維持爐壓正常。發現風機有失速、喘振現象應減小兩側風機出力偏差，暫停操作。二是在保證送風機穩定運行前提下增加B送風機出力，減少A送風機出力，維持風量、氧量正常。發現風機有失速、喘振現象應減小兩側風機出力偏差，暫停操作。三是控制#3A空預器出口煙溫（<2℃/min）逐漸提高至160℃以上。發現空預器電流超過20A時暫停操作。

（2）空預器在線水沖洗。原理：將閉式水箱來水經過空預器高壓沖洗水泵加壓至10MPa以上，然后通過A側空預器冷端吹灰器運行，對A側空預器進行連續在線水沖洗。

具體步驟：1）檢查#3爐負荷大于400MW且穩定，檢查#3爐空預器運行正常，電流穩定在12-15A，就地檢查無異音;2）檢查#3爐空預器蒸汽吹灰系統已經全部退出并在手動位;3）檢查#3爐引、送、一次風機運行正常，制粉系統、電除塵運行正常;4）通過調整#3爐引、送風機偏差，將A側排煙溫度提高至150度以上;5）通知檢修，投入#3爐A側空預器在線高壓水沖洗;6）開啟#3機閉式水補水旁路門半圈左右;7）檢查排煙溫度下降不超過10度，空預器電流波動不大于5A，否則立即停止;8）沖洗完畢，通知檢修退出#3爐A側空預器在線高壓水沖洗并對管路進行放水;9）關閉#3機閉式水補水旁路門。

3 結束語

當前，電力市場競爭已進入白熱化階段，深入探討和研究空預器防堵塞技術對于保證燃煤機組的安全、經濟、環保、可靠運行具有重要的作用，同時是實現機組出力調的下、帶得上，穩得住的一項關鍵。雖然目前已經提出了空預器堵塞治理的多種辦法，但仍有一些問題是我們所不能解決的。在今后的工作中，我們應創新思維、不斷尋找行之有效的解決方法，提高空預器安全運行的可靠性，從而為推動燃煤機組高質量、高效率運行做出貢獻。