回转式空气预热器堵灰浅析及预防措施

回转式空气预热器堵灰浅析及预防措施

摘要:分析大唐宁德发电有限责任公司3号机组堵灰现象,浅析回转式空气预热器堵灰原因及相应的预防措施。

关键词:空预器堵灰腐蚀原因措施

福建大唐国际宁德发电公司3号锅炉采用豪顿华公司生产的2台三分仓回转式空预器,型号为31VNT 1720(100),该空预器同时配有固定式水洗装置和吹灰装置,在送风机的空预器出口装有热风再循环管路,当送风机入口风温较低时开启,以提高入口风温,其旋转方向为烟气—一次风—二次风,最低的冷端综合温度为138℃(含硫量小于 1.5的烟煤)。

1 空预器堵灰的一般机理

三分仓回转式空气预热器转子部件由无数个传热元件组成,当空预器缓慢旋转,烟气和空气逆向交替流经空气预热器,蓄热元件在烟气侧吸热,在空气侧放热,从而达到降低锅炉排烟温度,提高热风温度的预热作用。其的受热面是由厚度为0.5～1.2mm的薄板轧制成波纹板之后,叠在一起压紧组装而成,当量直径很小(8.6或9.8),流通渠道狭窄,很容易造成积灰和堵塞。而大中型电站锅炉设计排烟温度一般低于150～1600℃,因而空预器冷端受热面壁温较低,容易结露和腐蚀。

燃料中的水分是烟气中的水蒸气的主要来源,烟气中的水分能使

烟气露点提高,低温腐蚀加剧,各种原因产生的水份在传热元件上积聚后,将迅速恶化积灰。水膜直接吸收水分、硫酸气和SO2,在灰中一些催化成分的作用下产生硫酸,增强腐蚀。水分渗入灰层,在灰变干后,灰的密度增加,在层层烧结后变成水泥状物质而堵塞通道。因此,各种外部水分是堵灰的催化剂,而通过烧结后的水泥状灰层更不易清除。

同时当燃料中的硫分越高时,低温腐蚀越严重,空预器积灰更多,腐蚀金属还会使灰层变硬。一般折算硫分从0.05%升高到0.3%时,露点可从60℃增加到120℃。当折算硫分达0.5%时,烟气露点可达130℃,并随硫分的增加还会进一步提高。燃用较高硫分的燃料,烟气中的SO3气体会和水蒸气结合形成硫酸蒸汽,直接腐蚀金属。腐蚀后的传热元件表面的吸灰能力将增强。腐蚀形成的元件表面的点状坑,也将成为吸灰的起始点,腐蚀产生的水分亦更加剧了这一过程。

空预器受热面粘污和积灰,影响受热面传热,使金属壁温进一步降低,从而又加剧了低温腐蚀。当空预器受热面堵塞严重时,空预器差压将急剧增加,使空预器流经的烟气流量大幅降低,而同样差压下,因一次风与送风的压力较高,其风量降低的幅度大大低于烟气量降低的幅度,这样锅炉排烟温度大幅降低,进一步加剧了空预器受热面的粘污积灰。

2 宁德电厂3号机组的堵灰现象及原因分析

2.1 堵灰现象

空预器堵灰最直观的现象就是:空预器运行差压大幅变大,两侧空预器的排烟温度偏差增加,堵灰侧空预器的排烟温度大幅降低。空预器堵灰将使引风机出力增加,电耗变大,可能发生引风机出力不足无法满足机组高负荷运行,同时因为空预器堵塞烟气通流面积减少,容易发生引风机振动大幅增加,引发引风机抢风,对引风机造成极恶劣的损坏,影响机组的正常运行。

图1～图8为2011年2～9月份A、B引风机出口温度的变化趋势。

由这些图可以看出在6月1号,机组低负荷运行时,A侧空预器发生严重的堵塞,在此后的运行中,堵塞情况进一步加剧,最后严重影响了锅炉的安全运行。

2.2 原因分析

(1)实际燃烧煤种与设计煤种偏差较大。大唐宁德电厂设计煤种为大同塔山洗精煤,但受到燃煤市场价格及供应量的影响,目前各燃煤

电厂往往无法燃用设计煤种,而改为特性较差的煤种,这些煤种的水分、硫分、灰分均远远高于设计煤种,其发热量远低于设计煤种,带相同负荷的情况下,锅炉燃煤量大幅度增加,烟气量也大幅升高,烟气量、水分、硫分、灰分的增加也加剧了空预器的堵塞。

(2)空预器吹灰器的运行状况。空预器吹灰器的疏水不畅或疏水时间过短、吹灰器的供汽门内漏、实际运行中吹灰器进汽量少或不进汽等原因均将造成空预器的积灰堵塞。宁德电厂4号机组曾发生过空预器吹灰枪不进汽,而造成空预器差压大幅上升,当吹灰枪恢复正常连续吹灰后,空预器差压很快地恢复到正常范围。

(3)停炉时间短,空预器水冲洗不够彻底。如上表可以看出3号机组启动初期B侧的空预器差压就明显高于A侧,可以看出B侧空预器冲洗效果不如A侧,而冲洗不彻底将使受热面残留污垢,正常运行时更容易大量积灰结垢。

(4)空预器波纹板变形。空预器运行环境差

(5)空预器的冷端综合温度无法满足实际运行需求。空预器的低温腐蚀和堵灰一般都发生在空预器的冷端,且腐蚀和堵灰的严重程度取决于燃烧煤质、燃烧条件和空预器冷端综合温度,在锅炉煤质大幅度偏离设计煤种时,空预器实际需要的冷端综合温度也已经偏离了设计值(138℃),图9为冷端综合温度与燃煤所含硫分的关系:硫分越高,空预器安全运行所需要的冷端综合温度也就越高。而且机组负荷越低,

其排烟温度也越低,其所需要的冷端综合温度也越高,如果运行中仍然按照设计的冷端综合温度进行调节,将大大地加速空预器的低温腐蚀与堵灰。福建冬春季节雨水偏多,环境温度低,季度负荷低,在燃用高硫分、高水分、高灰分的煤种时,空预器只要发生了轻微的堵塞,全开送风的热风再循环,也可能无法满足空预器实际需要的冷端综合温度。而且当空预器发生积灰堵塞后,空预器运行中从烟气侧带入风侧的纷尘也将明显增多,开热风再循环门,将可能增加送风侧的粉尘量,加剧积灰。

3 防范措施

低温受热面腐蚀和堵灰的根本原因是由于烟气中存在SO3,以及受热面金属壁温低于烟气露点的缘故。因此,要减轻和防止低温腐蚀与堵灰应从以下几方面着手。

(1)加强对空预器出、入口差压的监视,发现异常及时采取措施避免堵灰加剧运行中应加强对空预器出、入口一次风、二次风及烟气差压监视,特别是在冬季温度急剧下降时尤其要注意。当发现空预器出、入口一次风、二次风及烟气差压有异常变化时,应加强调整,采取加强吹灰等措施。如采取措施后仍不见好转,确认冷端受热面薄板有可能被腐蚀并开始积灰时,应在停机时及时对冷端受热面进行更换,以确保受热面清洁,防止堵灰加剧,从而保证空预器能够正常运行。