白学利,赵俊斌

(山西漳山发电有限责任公司,山西长治 046021)

0 引言

空气预热器是利用锅炉尾部烟气热量来加热燃烧所需空气的一种热交换装置。由于它工作在烟气温度最低的区域,回收了烟气热量,降低了排烟温度,因而提高了锅炉效率。同时,燃烧室热空气温度的提高,有利于燃烧着火和帮助燃烧,以减少燃料不完全燃烧损失。由于锅炉燃用煤种与设计煤种硫分普遍偏高,多数空气预热器存在冷端腐蚀严重的问题。经运行调整无效后,能治本的最好方法就是将其更换为耐腐蚀的冷端换热元件。

1 设备概况

山西漳山发电有限责任公司一期2×300MW直接空冷机组安装2台武汉锅炉厂制造的WGZ1045/17.5-1型亚临界一次中间再热自然循环汽包炉,钢球磨煤机中储式冷一次风机,热风送粉,直流式燃烧器,四角布置,切圆燃烧,烟气挡板调温,平衡通风,三分仓容克式空气预热器,刮板式捞渣机,连续固态排渣,全钢构架,悬吊结构,锅炉半露天岛式布置。燃用山西长治地区贫煤。

设计煤种收到基全硫0.41%,但出于降低发电成本的考虑,在实际燃煤中,硫的质量分数偏高,最高时为3%左右。燃煤属于高水分、高灰分、高硫分燃料。

尾部烟道下方设置2台容克式三分仓空气预热器,型号28.5VNT1760,转子直径为Ø10560mm,主轴垂直布置,烟气和空气以逆流方式换热。旋转方向为烟气/二次风/一次风。电动机采用变频器启动,侧向驱动。每台空气预热器配置2台吹灰器,采用过热蒸汽作为吹灰系统汽源。

改造前换热元件:

(1)热端。波纹型号为2.78DU,厚0.5mm,深730mm,低碳钢。

(2)中温端。波纹型号为2.78DU,厚0.5mm,深730mm,低碳钢。

(3)冷端。波纹型号为2.78DU,厚0.8mm,深300mm,等同考登钢。

空气预热器设计压降见表1。

表1 空气预热器设计压降kPa

2 冷端腐蚀与堵灰

山西漳山发电有限责任公司一期2×300MW直接空冷机组分别于2004年9月11日和10月22日相继投产。

运行1年后,空气预热器差压逐渐增大,最大时达到2.2kPa。由于远高于设计差压,造成风烟道阻力严重增大,导致送引风机频繁失速。经过提高冷端进气温度,加强吹灰后,效果不明显。停机经高压水清洗且运行1个月后,出现了差压逐渐上升的老问题。经多方考察和论证,决定更换冷端换热元件,从根本上解决燃用高硫煤时空气预热器冷端腐蚀和严重堵灰的问题。

空气预热器检修时发现有以下5个方面的问题:

(1)空气预热器冷端腐蚀、堵灰严重。受空气预热器吹灰影响较大,腐蚀面呈沟壑波浪状,冷端蓄热元件全部损坏报废。

(2)空气预热器热端蓄热元件部分腐蚀损坏,堵灰较轻。

(3)空气预热器径向密封磨损严重,漏风较大。

(4)空气预热器大部分格仓变形。

(5)空气预热器中间段蓄热元件下部堵灰。

3 改造方案

2008年4月21日,#1锅炉转入B级检修,期间将空气预热器冷热端蓄热元件更换为河北郁宏搪瓷有限公司生产的蓄热元件并更换了密封片,启动前对空气预热器中间蓄热段进行了冷态冲洗,于2008年5月15日正式投入运行。新热端和新冷端蓄热元件技术参数见表2。

4 改造后分析

4.1 差压分析

2008年#1锅炉空气预热器差压不同统计时间数据统计分析见表3。

表2 新热端和新冷端蓄热元件技术参数

表3 #1锅炉空气预热器差压统计

续表

通过分析表3可知:

(1)2台空气预热器更换蓄热元件后,在不同运行时间段受到煤质变化(灰分)、机组背压(燃料量)、风量的大小、入口风温烟温等因素的影响,差压的大小受到了一定的影响,差压从总体看呈明显降低趋势。

(2)2台空气预热器更换蓄热元件后,11空气预热器烟气侧差压为0.81kPa,12空气预热器烟气侧为0.91kPa,控制在设计值(1090Pa)以内。11空气预热器送风侧差压较大(1.05kPa),大于设计值(891Pa);12空气预热器送风侧差压(0.86kPa)接近设计值(891Pa)。11空气预热器一次风侧差压为1.29kPa,12空气预热器一次风侧差压为1.35kPa,远大于设计值(620Pa)。

(3)空气预热器改造后,差压下降,引风机、送风机、一次风机效率提高。同等电负荷和相同风量下引风机电流大幅下降,送风机、一次风机略降低,厂用电率降低。

(4)烟气、送风、一次风量阻力下降,降低了送、引风机失速的概率,满足了机组长周期安全运行的需要。

(5)空气预热器改造后,在额定负荷下,根据空气预热器前、后氧量计算可知,空气预热器改造后的密封效果良好,11空气预热器漏风率由7.9%降至2.88%,12空气预热器漏风率由8.7%降至2.37%。

4.2 换热情况分析

(1)2台空气预热器更换蓄热元件后,换热效果分析受风量大小、风温不同、机组背压(燃料量多少)、入口烟温、漏风情况、空气预热器吹灰、火焰中心等诸多因素变化的影响,影响换热效果的因素较复杂,故不能进行准确的评价。但从数据变化可知,烟温降低,排烟温度升高,换热效果下降。2台空气预热器排烟温度大约升高10℃以上。

(2)空气预热器的换热效果受风温和风量的影响较大。

(3)换热风量分析。一次风量的少量改变所占一次风换热比例份额大;二次风的少量改变所占二次风换热比例份额小。一次风少量改变所吸取的热量较大,故一次风温和一次风量的变化对空气预热器的换热效果影响极大。

5 防止冷端腐蚀的措施

(1)按规定调整送风量、温度,防止烟气氧量太大而增加烟气硫酸浓度,降低一次风压、减少空气预热器漏风,减轻空气预热器低温腐蚀现象。根据锅炉主控信号,监视调整送风量,维持空气预热器前氧量符合规定。

(2)根据入炉煤质含硫量,调整暖风器汽量,控制空气预热器冷端金属温度(风烟温度和的平均值)不低于严重腐蚀温度。

原煤中硫的质量分数与烟气露点的对应关系见表4;机组负荷变化时,必须根据空气预热器出口烟温及时调整,具体见表5。

(3)锅炉在燃油过程中(包括机组启动)应控制空气预热器入口风温在55℃以上。

表4 原煤中硫的质量分数与烟气露点的对应关系

表5 硫的质量分数和冷端金属温度

(4)保证吹灰器的正常投运,合理安排锅炉吹灰,加强吹灰前的疏水工作,在吹灰前均应彻底疏水。

(5)停炉后及时检查空气预热器内部情况,修复受热面,调整密封片,降低空气预热器漏风率。

6 结论

换热原件搪瓷改造后适应了煤种硫分的变化,有效地防止了冷端腐蚀,杜绝了空气预热器堵灰,保证了换热效果和空气预热器差压。