330MW燃煤发电机组锅炉空气预热器性能优化

2020-07-20戴礼，姚杰

山东化工 2020年12期

戴礼，姚杰

(1.杭州华电能源工程有限公司，浙江杭州 310030；2.华电电力科学研究院有限公司，浙江杭州 310030)

燃煤发电是我国目前主要的电力供应形势，2016年其发电的发电量占总发电量的71.6%[1]。空气预热器作为锅炉重要的辅助设备，可以将入炉空气进行预热，提高整个机组的运行效率[2]。然而在实际运行过程中，空气预热器一般存在漏风，积灰堵塞以及腐蚀等问题，增加供电煤耗的同时降低经济效益，甚至导致机组无法在高负荷的条件下稳定运行[3-4]。

某发电厂330MW燃煤机组锅炉为亚临界参数，一次中间再热、平衡通风、前后墙对冲燃烧、单炉膛、尾部双烟道结构、烟气挡板、喷水调节再热汽温、锅炉房紧身封闭、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构“Π”型汽包锅炉，燃用蒲白、澄合贫煤。空气预热器为回转式，受热面分为高温段、中温段和低温段。锅炉主要设计参数见表1。

表1 锅炉主要设计参数

表2 电厂煤质特性

表2(续)

1 空气预热器现存问题研究

在330MW负荷工况下，空气预热器A、B两侧的传热效率分别为0.5820和0.6186,均低于设计烟气侧传热效率0.6997。对影响由于空气预热器传热能力的三个主要因素漏风率、阻力以及排烟温度进行测试，找出空气预热器现存问题。

1.1 空气预热器漏风率测试

回转式空气预热器普遍存在漏风问题。当空气预热器漏风时，大量空气会通过间隙直接进入烟气管道。引风机抽走直接进入的空气，增大了引风机和送风机的电耗，增大排烟热损失，导致锅炉效率下降[5-6]。漏风严重时，炉膛内的送风量不足，使得入炉煤份不能完全燃尽，锅炉系统只能维持在较低负荷运行，甚至会导致停炉等事故的发生。本文在300MW、240MW、165MW三个负荷工况下进行空预器漏风率试验，结果见图1所示。

图1 三种负荷下的漏风率

空气预热器漏风率随负荷减小而增大，三种工况下，AB两侧的空预器漏风率均高于10%，漏风严重。研究表明，回转式空气预热器的漏风率在6.5%以下，才能达到煤粉锅炉的控制水平[7]。

1.2 空气预热器阻力测试

本文在330MW工况下进行空预器阻力测试结果见表3。

表3 空气预热器烟气侧阻力测试

330MW工况下空气预热器A、B两侧的阻力分别为2060Pa和2091Pa，比设计值1284Pa分别高776Pa和807Pa，说明空气预热器存在严重的堵灰现象。

1.3 排烟温度低于烟气酸露点

当锅炉出口烟气温度低于酸露点时，酸蒸气便会在受热面上凝结，造成受热面的低温腐蚀[8-9]。

在燃烧煤质(收到基碳52.55%，收到基氢2.89%，收到基氧4.24%，收到基氮0.72%，收到基硫2.26%，收到基灰分33.05%，全水分4.30%)，机组负荷330MW时，根据前苏联《锅炉机组热力计算标准方法》(1973年版)计算出烟气露点温度为104.72。修正后(试验期间含硫量最大值为2.87%，过量空气系数1.40)112℃。在环境温度为24.85℃时，空气预热器出口烟气温度最低为114.3℃。当锅炉负荷较低、煤种含硫量增大、环境温度低于24.85℃时，空气预热器的排烟温度会低于烟气酸露点温度，造成空气预热器的低温腐蚀，积灰堵塞，阻力增大，换热能力下降。

2 空气预热器性能优化措施

2.1 空气预热器密封治理

传统空气预热器密封技术是采用刚性有间隙密封技术，在动静间保持一个最小间隙，达到漏风最小。由于空气预热器的蘑菇状变形问题，而且这种变形随负荷环境温度不断发生变化，很难达到一个最佳的动静之间的间隙值。为了有效的解决空气预热器的漏风严重的问题，将刚性有间隙密封技术更换为柔性接触式空预器密封技术，可以长期有效控制空气预热器漏风率在5%左右。

2.2 空气预热器蓄热元件改造

对空气预热器进行热力平衡计算，校核换热面积。按校核后的换热面积制作新蓄热元件，整体更换原有蓄热元件，增强预热器换热效果，降低排烟温度。排烟温度低于酸露点，会产生酸性腐蚀，因此将中温段和低温段受热面合并为一段，冷锻受热面涵盖整个酸蒸气的生成温度。采用抗堵塞和腐蚀能力较强的镀搪瓷材料设计成高吹灰通透性的大波纹型，如NF型等，提高抗腐蚀能力的同时增强堵塞能力。