王伟年

(华阳电业有限公司漳州后石火电厂，福建漳州　363105)



600MW锅炉空气预热器在线水洗方法

王伟年

(华阳电业有限公司漳州后石火电厂，福建漳州363105)

摘要:分析了锅炉空气预热器水洗的必要性及在线水洗的可行性，提出了空气预热器水洗的两种方法，重点论述了空气预热器在线水洗的操作过程。空气预热器水洗过程中的废水参数及水洗后的运行参数表明，水洗效果良好，保证了机组安全、稳定运行。

关键词:600 MW机组;空气预热器;在线水洗;排烟脱硝

1　空气预热器水洗的必要性及在线水洗的可行性

锅炉空气预热器(以下简称空预器)是利用烟气余热提高进入炉膛空气温度的设备，其运行效果直接影响锅炉的效率。为减少烟气中NOx对空气的污染，在空预器上游配置了排烟脱硝装置。脱硝装置中未完全反应的氨气(也称逃逸的氨)伴随烟气与氧化硫形成硫酸铵复合物，此物质为黏状物，很容易沉积在空预器换热鳍片上，造成空预器差压上升，引风机电流增加，机组被迫降负荷或停运。按锅炉厂家的要求，空预器烟气侧进出口差压达到2500 Pa以上时需对其进行水洗。虽然空预器日常清洗时可采用蒸汽吹灰器定期吹除积灰，但效果并不理想，并且随着环保指标的日趋严格，NOx排放限值更低，导致喷氨量大幅增加，空预器堵塞会更加频繁，因此，机组停运时有必要用大量的清水清除污物［1］。

沉积在空预器换热鳍片表面上的黏状物，直接用水进行清洗时，酸性成分与水发生反应，使经过换热鳍片的清洗水呈酸性甚至强酸性(pH值为2～3)，会对设备造成严重腐蚀，必须增加化学清洗药品。如某电厂空预器水洗时加入清洗预膜剂EC3415A，该预膜剂含有聚磷(可作为缓蚀保护)、有机分散剂(可增加水洗的能力及效果)和表面活性剂等。清洗过程中，该清洗药品提供NaOH基础pH环境，由表面活性剂先行清除鳍片金属表面上的油分及脂类，再由分散剂絮凝微细粒子将之带离金属表面;同时，腐蚀抑制剂在金属表面形成均匀且致密的钝化层，可防止水洗废液中硫酸铵复合物的腐蚀性攻击。

空预器水洗可采用机组停运时水洗和机组正常运行时停运单侧风组在线水洗2种方法，2种水洗效果相同，仅在操作方面有些差别。能否实施在线水洗，关键在于锅炉设计的风烟系统是否配置能够将单侧空预器完全隔离的风烟挡板［2］。停机水洗操作相对较简单，机组停运且空预器冷却后即可开始进行;而在线水洗需要降低机组负荷到35％额定负荷，退出单侧风组，操作相对复杂。从经济方面核算:若采取停机水洗的方式，机组启、停1次的费用约为500万元;若采取在线水洗的方式，可选择在电网低谷(如周末、节假日)时提前向调度部门申请，统一平衡全厂各机组的负荷，清洗时间仅需2 d，不会产生经济损失，节能效果显著。

2　主设备概况

某电厂4×600 MW机组配置的锅炉为变压运行、辐射、一次中间再热、全燃煤或50％燃煤+50％重油混烧、双切圆燃烧、露天布置、平衡通风、超临界参数直流锅炉。锅炉风烟系统配备2台动叶可调式轴流送风机、2台离心式双速引风机、2台离心式一次风机、5台直吹式中速磨煤机、2台三分仓回转式空预器及2台蒸汽式暖风器。同步配备了低氮燃烧器、选择性催化还原(SCR)脱硝装置、静电除尘器(ESP)、海水脱硫装置(FGD)、海水排放氧化槽等环保设施。锅炉风烟系统流程如图1所示。

3　空预器在线水洗操作过程

空预器水洗水源采用厂内工业水，并安装有水洗升压泵，水洗过程中可根据需要调整化学药品的加入量。水洗只能单侧进行，水洗排放的废水通过空预器下方的灰斗临时排放管排入机组废水槽，并通过排污泵打至厂内废水站统一处理。水洗系统流程如图2所示。

图1　锅炉风烟系统流程

图2　空预器水洗系统流程

3.1水洗前确认项目

(1)水洗药品准备(机组满负荷时若空预器压差小于3000 Pa，厂家建议采用5 t的水洗药剂进行清洗;若空预器压差大于3000 Pa，采用6 t的水洗药剂进行清洗)，工业水准备(大约需要8 000 t)，废水池准备(按照工业水量准备)。

(2)水洗加药泵、水洗升压泵试转合格，2台机组排水泵均可投用。

(3)空预器灰传送器底盘拆开并确认传送器及灰斗内无积灰，废水排放临时配管已接好。

(4)确认送风机、一次风机出口疏水管无堵塞后接上排水管。

(5)空预器气动马达试转合格且油杯内油已加满。

(6)与水洗相关的电动阀门、气动阀门及挡板均可正常使用。

(7)一次热风挡板差压变送器校验准确，二次热风挡板装临时就地差压计，空预器出口烟道装临时负压计。

(8)关闭水洗侧空预器传送器入口手动闸门，开启水洗侧空预器传送器入口气动挡板。

(9)在排水管上安装挂片进行水洗腐蚀速率的监控。

3.2水洗侧空预器冷却

(1)机组降负荷到35％额定负荷(210 MW)，机组控制模式由协调模式“CC”切换为锅炉输入模式“BI”。因负荷低，尽量保持中间层2台磨煤机运行，投入2层煤粉燃烧器的点火器稳燃。退出暖风器及水洗侧空预器的吹灰器，并且炉膛吹灰器吹灰完成。

(2)将水洗侧引风机入口导叶置手动，缓慢关至全关后停止水洗侧引风机，并确认其出口烟气挡板联锁全关。

(3)手动关闭水洗侧电除尘器入口烟气挡板，关闭水洗侧脱硫塔海水电动阀，将水洗侧一次风机入口导叶置手动，缓慢关小并保持空预器一次风压为10～20 kPa，注意避免运行侧热风回流至水洗侧。

(4)关闭水洗侧空预器出口一次热风挡板，保持热风挡板前、后差压在300 Pa以上;关闭水洗侧空预器入口烟气挡板，空预器开始利用送风机冷却。

(5)将水洗侧送风机动叶置手动，缓慢将开度关至25％。注意监视送风机A/B的出口压力、风箱与炉膛差压。

(6)水洗侧空预器出口一、二次风温及出口烟温均降至100℃以下，观察10 min后温度不再上升时，空预器冷却结束。

(7)将水洗侧送风机动叶开度关至15％，手动关闭水洗侧空预器出口二次风挡板。注意保证炉内氧量足够(氧量控制修正至5％)，防止因不完全燃烧和炉膛温度低而灭火。

(8)关闭送风机出口联络风挡板。

3.3水洗侧空预器水冲洗

(1)打开水洗侧空预器入口风道及出口烟道疏水阀，确认各疏水管道畅通。确认运行侧空预器水洗排污阀关闭、水洗侧空预器排污阀全开。开启水洗侧空预器出口烟道人孔门，以便观察灰斗内是否满水。

(2)启动水洗侧空预器气动马达并停止电动马达。开启水洗泵入口阀及最小流量控制阀，启动水洗升压泵，运行正常后开启其出口阀。缓慢打开水洗侧空预器冷端水洗蝶阀，并调整冷端水洗压力为50 kPa，确认排污管出水正常; 10 min后渐渐开大，使水洗压力达500 kPa，清洗水流量控制在200 m3/h。切换至热端水洗时工业水压力控制在450 kPa，清洗水流量控制在180～200 m3/h。水洗期间注意检查灰斗水位，防止满水到水平烟道。

(3)启动加药系统并调整加药流量及投加药品的质量分数。按投加药品的质量分数需要，设定加药泵的流量，并尽量维持冲洗水泵的流量为200～250 m3/h。例如:投加药品的质量分数为0.100％，保持加药泵流量在200 L/h左右;投加药品的质量分数为0.175％，则保持加药泵流量在370 L/h左右。

(4)第1阶段:冷端开始水洗1 h后，切换为热端水洗1 h(冷、热端交替各1 h，共计4 h)。因为清洗初期所排放的废液含有较多的硫化物且浊度较大，添加的药品无法有效发挥其功能，所以不加药品。冷端和热端清洗的第1个小时工业水量提高到250 m3/h，目的是稀释废液，降低硫化物含量及浊度，以提高废水的pH值。又因冷端和热端的第1个小时清洗提高了水量，大量工业水将空预器清洗得较干净，所排废液的硫化物含量及浊度已降低，因此冷端和热端清洗的第2小时，投加药品的质量分数均为0.100％，以增强清洗效果。

(5)第2阶段:冷端水洗2 h后，切换至热端水洗2 h。第2阶段4 h投加药品的质量分数为0.175％，目的是尽快对空预器换热鳍片上清洗后的金属表面进行腐蚀控制及钝化。

(6)第3阶段:冷端水洗1 h后，切换至热端水洗1 h(冷、热端交替各1 h，共计4 h)。第3阶段4 h投加药品的质量分数为0.100％，目的是对空预器换热鳍片等金属设备进行腐蚀抑制、钝化及预膜保护。第3阶段结束后，依水质分析情况判断是否进行第4阶段水洗(同第3阶段)。

空预器冷端和热端水洗阀门的切换操作，均采用先冷端、后热端的原则。水洗时长、冲洗水量及加药量等见表1。

(7)水洗前2个阶段每小时化验1次水质数据(pH值、浊度及电导率)，第3阶段加强水质监测的频次，改为每0.5 h化验1次。当空预器冷、热端排放液浊度均小于100 NTU，pH值比清洗工业水小0.5且电导率比清洗工业水小50 μS/cm时，切换至冷端继续清洗0.5 h后，水洗结束。

(8)停运水洗泵，关闭其入口阀、出口阀和再循环阀，开启水洗管道排污阀将水洗管道内的积水放尽，存水放尽后关闭水洗管路上的各个阀门。

3.4水洗侧空预器烘干及风组恢复

表1　空预器水洗过程水量及加药量

(1)空预器在线水洗后，必须尽快对空预器进行烘干。为保证燃烧空气的品质并减少烟气中的杂质在换热鳍片上沉积(因烟气挡板无法关闭严密)，空预器越干燥越好。按经验，烘干时间应大于10 h。

(2)启动水洗侧空预器电动马达并停止气动马达，对水洗侧暖风器蒸汽管路进行暖管。

(3)在排放口没有水流出时，关闭空预器水洗排污阀，开启空预器传送器下灰手动闸板，打开水洗侧空预器出口二次风挡板前人孔门。

(4)投入水洗侧暖风器系统，水洗侧送风机动叶开度保持在15％左右，暖风器出口风温在80℃以上，水洗侧空预器开始烘干。

(5)当水洗侧空预器烘干3 h后，关闭空预器出口二次风挡板前人孔门，并打开水洗侧空预器出口二次风挡板。

(6)逐渐将水洗侧送风机动叶开度开至25％左右，尽量提高暖风器出口风温。

(7)在水洗侧空预器出口二次风温大于80℃的情况下保持烘干12 h。

(8)检查确认空预器出口烟道干燥后关闭人孔门，检查确认灰斗下灰口干燥后关闭下灰手动闸门，检查确认水洗侧风机出口风箱内没有水流出后关闭排污手动阀。烘干过程结束。

(9)开启水洗侧电除尘器入口烟气挡板，开启水洗侧出口一次热风挡板，开启空预器入口烟气挡板，启动水洗侧引风机，两侧风组调整平衡，开启送风机出口联络风挡板。稳定2h后，对锅炉进行1次全面吹灰，再安排另一侧空预器水洗。

4　空预器水洗效果分析

4.1水洗过程中的废水参数监控(以A侧空预器为例)

(1)从图3可以看出，水洗4 h后，冷端和热端的电导率分别从2 100 μS/cm和2 260 μS/cm降到469 μS/cm和430 μS/cm左右，最后维持在260 μS/cm左右，说明废水中的杂质迅速减少，水洗效果明显。

(2)水洗初期冷端和热端pH值分别为3.6和3.8，呈酸性，水洗4 h后可维持在6.0～7.0，说明水洗药剂能够对水洗出来的酸性物质很好地进行缓冲，对设备能够起到保护作用。

(3)水洗初期热端和冷端浊度大于1 000 NTU，水洗4h后，冷端和热端的浊度分别降至120 NTU和122 NTU，最后降至75 NTU左右，说明沉积物能够迅速减少，水洗效果良好。

图3　空预器A侧水洗参数变化

4.2空预器水洗前、后主要参数对比

水洗后，空预器差压、引风机电流、送风机电流及出口风压等均明显降低，主要参数见表2。

4.3水洗挂片腐蚀速率

空预器水洗后抽出排水管处检测挂片检查腐蚀速率，A侧为0.117 mm/a，B侧为0.149 mm/a，均在正常允许范围内(一般认为0.254 mm/a以下属于正常)。

表2　600 MW工况下空预器水洗前、后运行参数

5　结束语

综上所述，通过对锅炉空预器采取机组正常运行中隔离单侧风组进行在线水洗的方法，可使空预器的运行差压明显降低，增强了空预器的换热效果，提高了锅炉效率，并且避免了机组被迫停运，减少了机组停、开机的费用，大大提高了机组运行的安全性和经济性。

参考文献:

［1］曾壁群，姚友工，杨博，等.SCR烟气脱硝过程中硫酸氢铵的形成原因及清洗方法［J］.华电技术，2015，37(1) : 40－41.

［2］姜锡伦，郭迪华，冯进利.锅炉运行与检修技术［M］.北京:中国电力出版社，2013: 604－610.

(本文责编:刘芳)

王伟年(1973—)，男，福建漳州人，工程师，从事火力发电厂运行技术管理方面的工作(E-mail: 18959676656@ 163.com)。

作者简介:

收稿日期:2015－08－31;修回日期:2015－11－17

中图分类号:TM 621.2

文献标志码:B

文章编号:1674－1951(2016)01－0028－04