三分仓容克式空气预热器风阻对锅炉影响的分析

三分仓容克式空气预热器风阻对锅炉影响的分析摘要:对于锅炉的三分仓容克式空气预热器在运行中由于集灰造成预热器的堵塞对锅炉的的效率、预热器的磨损及吸风机、送风机的电耗等问题,本文主要介绍大唐安阳发电厂#9炉空气预热器碱洗后锅炉排烟温度及吸风机、送风机电耗的影响。

关键词:预热器风阻漏风效率

我国从20世纪60年代开始研制回转式空气预热器,80年代初,又从美国CE公司引进了包括容克式空气预热器在内的300 MW、600 MW控制循环锅炉的设计制造技术,通过多年的消化吸收,结合实践开发研究,已完全掌握了容克式空气预热器的设计制造技术;一般现在运行的300 MW机组锅炉中的预热器都是采用回转式空气预热器,其优点较多。

(1)外形尺寸小,重量轻。

(2)气的腐蚀危险性较小。

(3)专热元件允许有较大的磨损。

主要缺点是漏风量较大,其次是结构比较复杂,并需要一些附属设备。

采用引进(CE公司)技术设计和制造的三分仓容克式空气预热器,

主轴垂直布置,采用全模数仓格结构,空气和烟气以逆流方式换热,空气自下而上,烟气自上而下。每台锅炉配置两台空预器。转子直径为10320 mm,正常转数为1.14 r/min,预热器采用反转方式,即一次风温低,二次风温高,受热面自上而下分为三层,其高度分别为800 mm、800 mm、300 mm。热端和中间段蓄热元件由定位板和波形板交替叠加而成,钢板厚度0.6 mm,高度为800 mm,材料为Q215-A.F。冷端蓄热元件由 1.2 mm 厚垂直大波纹的低合金耐腐蚀钢板和定位板构成,高度为300 mm。(见图1)[1]

漏风的多少遵循如下等式:

G=KA【ρ(PA-PG)】1/2

G为漏风量;

K为系数(常数);

A为漏风间隙面积;

PA为空气侧压力;

PG为烟气侧压力;

ρ为气体密度。

从公式中看在运行中一般K、A、ρ三个参数是不会发生大的变化的,只有PA、PG是构成一个变化的量,(PA-PG)的差值大小直接影响

G的大小,也就是直接影响空气预热器的漏风。(如图1.空气预热器剖视图)[2]

1 空气预热器蓄热元件堵灰机理

(1)空预器的低温腐蚀往往伴随着冷段堵灰,其产生的原因主要是冷段温度较低,产生结露,形成弱酸,对材料进行腐蚀并沾结灰,形成低温腐蚀。空气预热器堵灰问题在全国各电厂普遍存在。尽管锅炉原设计都安装有吹灰及水冲洗装置,但由于不能有效清除空预器灰垢,当再次点火时潮湿的灰垢被烧成了“砖”使堵灰更加严重,由于空预器堵灰,造成锅炉排烟温度升高、热风温度下降,风、烟系统阻力上升,送风正压侧和吸风负压侧两侧压差增大,从而增大空预器漏风率,严重时吸风机全开无调节容量,炉膛负压难以维持,影响到燃烧自动装置的投入。

(2)空气预热器蓄热元件堵灰机理不同于一般的灰垢。以前认为该灰垢主要由碳酸钙、碳酸镁等盐类组成,这种看法是错误的。由于对空气预热器的堵灰机理认识不清,采用酸洗或碱洗均不能达到预期的目的,甚至使堵灰越来越严重。使用高压水进行机械冲洗只能部分地冲去表层的软灰,不能彻底清除灰垢,由于没有消除静电,使得在今后的运行中很快再次堵灰,影响锅炉运行。

(3)对大型锅炉灰垢垢样进行化学分析。得出结论,认为空预器的堵灰机理是由于在磨煤机的制粉过程及在锅炉的燃烧过程中产生带电的铁离子及少量的钙镁离子,携灰吸附于空气预热器蓄热元件表面而造成的。由于蓄热元件模块的特殊结构,使得这种带电吸附堵灰得以发展,形成大面积的堵灰区。[3]

2 空气预热器蓄热元件堵灰对锅炉的影响

安阳八期工程装设2×300 MW机组,配二台亚临界、自然循环、单炉膛四角切圆燃烧、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、半露天布置、全钢构架、全悬吊结构、“∏”型布置汽包锅炉,分别于1997投产。根据锅炉厂家提供资料:锅炉本体烟气阻力2180 Pa(含预热器阻力)(参见DG1025/18.2-II编号:23M-JS6H《烟风阻力计算汇总》),在运行中预热器风阻远远大于锅炉厂家提供资料。由于空预器堵灰,造成锅炉排烟温度升高、热风温度下降,风、烟系统阻力上升,送风正压侧和吸风负压侧两侧压差增大,从而增大空预器漏风率。见附表中‘预热器清洗前参数’。

3 空气预热器蓄热元件清洗

采用高压水(50 MPa)加化学清洗剂进行清洗。采用空预器清洗剂,

采用润渗→乳化→松散→退静电→防锈蚀→预膜一整套空气预热器蓄热元件不拆卸的化学清洗新工艺。取蓄热元件中的灰样进行成份分析,制定清洗的化学配方及相应的清洗工艺。一般工作时间一周左右,除垢率可达90%以上。

工艺过程:首先用大流量高压水将浮灰冲洗干净;从空气预热器的上端将配制好的清洗剂撒在蓄热元件中;清洗剂沿着蓄热元件缝隙与灰垢充分反应若干小时;用专用高压水枪对空气预热器蓄热元件反复冲洗直置清洗干净;蓄热元件清洗干净后进行预膜处理以防止蓄热元件氧化腐蚀。

4 预期清洗效果

通过在运行中取得的数据得出如下结论:预热器碱洗后排烟温度比之前平均下降10 ℃,预热器压差平均降低500多千帕,(#10炉在满负荷时吸风机不需切高速运行可保证炉膛负压,氧量可保持在1.5%～2％);空气预热器入口烟温与二次风温段差在高负荷下降低23.5 ℃,直接降低吸风机、送风机的电耗,提高二次热风温度;根据预热器漏风的多少遵循如下等式:G=KA[ρ(PA-PG)]1/2预热器压差只有PA、PG是构成一个变化的量,(PA-PG)的差值大小直接影响G的大小,也就是直接影响空气预热器的漏风。由于预热器压差的降低,影响到漏风量G 的降低。[4](如表1）

5 遗留问题

目前预热器运行时间已达8年左右,本次检修未检查低温段腐蚀情况。一次风温、二次风温仍未达到设计值。

6 结论

通过对预热器换热面的清洗,得到预热器压差降低、锅炉排烟温度降低、空气预热器入口烟温与二次风温段差降低、预热器漏风降低,#9炉的经济性大大提高。我们在以后的工作中还要为锅炉煤耗的下降和锅炉效率的提高作出更大的努力,才能使全厂的盈利能力不断加强,才能不断地适应市场的要求。

参考文献

[1] 李青峰,邱建全,孙建斌.安阳电厂300MW机组锅炉检修规程[M].2011.10.1.

[2] 金维强,涂光中.电厂锅炉[M].水利电力出版社,1995.

[3] 郑体宽.热力发电厂[M].中国电力出版社,1995.

[4] 李明.大唐安阳发电有限责任公司#9机热力试验报告[M].河南电力试验研究院,2005,12,2.