空氣預熱器冷端換熱元件的搪瓷改造

白學利,趙俊斌

(山西漳山發電有限責任公司,山西長治 046021)

0 引言

空氣預熱器是利用鍋爐尾部煙氣熱量來加熱燃燒所需空氣的一種熱交換裝置。由于它工作在煙氣溫度最低的區域,回收了煙氣熱量,降低了排煙溫度,因而提高了鍋爐效率。同時,燃燒室熱空氣溫度的提高,有利于燃燒著火和幫助燃燒,以減少燃料不完全燃燒損失。由于鍋爐燃用煤種與設計煤種硫分普遍偏高,多數空氣預熱器存在冷端腐蝕嚴重的問題。經運行調整無效后,能治本的最好方法就是將其更換為耐腐蝕的冷端換熱元件。

1 設備概況

山西漳山發電有限責任公司一期2×300MW直接空冷機組安裝2臺武漢鍋爐廠制造的WGZ1045/17.5-1型亞臨界一次中間再熱自然循環汽包爐,鋼球磨煤機中儲式冷一次風機,熱風送粉,直流式燃燒器,四角布置,切圓燃燒,煙氣擋板調溫,平衡通風,三分倉容克式空氣預熱器,刮板式撈渣機,連續固態排渣,全鋼構架,懸吊結構,鍋爐半露天島式布置。燃用山西長治地區貧煤。

設計煤種收到基全硫0.41%,但出于降低發電成本的考慮,在實際燃煤中,硫的質量分數偏高,最高時為3%左右。燃煤屬于高水分、高灰分、高硫分燃料。

尾部煙道下方設置2臺容克式三分倉空氣預熱器,型號28.5VNT1760,轉子直徑為?10560mm,主軸垂直布置,煙氣和空氣以逆流方式換熱。旋轉方向為煙氣/二次風/一次風。電動機采用變頻器啟動,側向驅動。每臺空氣預熱器配置2臺吹灰器,采用過熱蒸汽作為吹灰系統汽源。

改造前換熱元件:

(1)熱端。波紋型號為2.78DU,厚0.5mm,深730mm,低碳鋼。

(2)中溫端。波紋型號為2.78DU,厚0.5mm,深730mm,低碳鋼。

(3)冷端。波紋型號為2.78DU,厚0.8mm,深300mm,等同考登鋼。

空氣預熱器設計壓降見表1。

表1 空氣預熱器設計壓降kPa

2 冷端腐蝕與堵灰

山西漳山發電有限責任公司一期2×300MW直接空冷機組分別于2004年9月11日和10月22日相繼投產。

運行1年后,空氣預熱器差壓逐漸增大,最大時達到2.2kPa。由于遠高于設計差壓,造成風煙道阻力嚴重增大,導致送引風機頻繁失速。經過提高冷端進氣溫度,加強吹灰后,效果不明顯。停機經高壓水清洗且運行1個月后,出現了差壓逐漸上升的老問題。經多方考察和論證,決定更換冷端換熱元件,從根本上解決燃用高硫煤時空氣預熱器冷端腐蝕和嚴重堵灰的問題。

空氣預熱器檢修時發現有以下5個方面的問題:

(1)空氣預熱器冷端腐蝕、堵灰嚴重。受空氣預熱器吹灰影響較大,腐蝕面呈溝壑波浪狀,冷端蓄熱元件全部損壞報廢。

(2)空氣預熱器熱端蓄熱元件部分腐蝕損壞,堵灰較輕。

(3)空氣預熱器徑向密封磨損嚴重,漏風較大。

(4)空氣預熱器大部分格倉變形。

(5)空氣預熱器中間段蓄熱元件下部堵灰。

3 改造方案

2008年4月21日,#1鍋爐轉入B級檢修,期間將空氣預熱器冷熱端蓄熱元件更換為河北郁宏搪瓷有限公司生產的蓄熱元件并更換了密封片,啟動前對空氣預熱器中間蓄熱段進行了冷態沖洗,于2008年5月15日正式投入運行。新熱端和新冷端蓄熱元件技術參數見表2。

4 改造后分析

4.1 差壓分析

2008年#1鍋爐空氣預熱器差壓不同統計時間數據統計分析見表3。

表2 新熱端和新冷端蓄熱元件技術參數

表3 #1鍋爐空氣預熱器差壓統計

續表

通過分析表3可知:

(1)2臺空氣預熱器更換蓄熱元件后,在不同運行時間段受到煤質變化(灰分)、機組背壓(燃料量)、風量的大小、入口風溫煙溫等因素的影響,差壓的大小受到了一定的影響,差壓從總體看呈明顯降低趨勢。

(2)2臺空氣預熱器更換蓄熱元件后,11空氣預熱器煙氣側差壓為0.81kPa,12空氣預熱器煙氣側為0.91kPa,控制在設計值(1090Pa)以內。11空氣預熱器送風側差壓較大(1.05kPa),大于設計值(891Pa);12空氣預熱器送風側差壓(0.86kPa)接近設計值(891Pa)。11空氣預熱器一次風側差壓為1.29kPa,12空氣預熱器一次風側差壓為1.35kPa,遠大于設計值(620Pa)。

(3)空氣預熱器改造后,差壓下降,引風機、送風機、一次風機效率提高。同等電負荷和相同風量下引風機電流大幅下降,送風機、一次風機略降低,廠用電率降低。

(4)煙氣、送風、一次風量阻力下降,降低了送、引風機失速的概率,滿足了機組長周期安全運行的需要。

(5)空氣預熱器改造后,在額定負荷下,根據空氣預熱器前、后氧量計算可知,空氣預熱器改造后的密封效果良好,11空氣預熱器漏風率由7.9%降至2.88%,12空氣預熱器漏風率由8.7%降至2.37%。

4.2 換熱情況分析

(1)2臺空氣預熱器更換蓄熱元件后,換熱效果分析受風量大小、風溫不同、機組背壓(燃料量多少)、入口煙溫、漏風情況、空氣預熱器吹灰、火焰中心等諸多因素變化的影響,影響換熱效果的因素較復雜,故不能進行準確的評價。但從數據變化可知,煙溫降低,排煙溫度升高,換熱效果下降。2臺空氣預熱器排煙溫度大約升高10℃以上。

(2)空氣預熱器的換熱效果受風溫和風量的影響較大。

(3)換熱風量分析。一次風量的少量改變所占一次風換熱比例份額大;二次風的少量改變所占二次風換熱比例份額小。一次風少量改變所吸取的熱量較大,故一次風溫和一次風量的變化對空氣預熱器的換熱效果影響極大。

5 防止冷端腐蝕的措施

(1)按規定調整送風量、溫度,防止煙氣氧量太大而增加煙氣硫酸濃度,降低一次風壓、減少空氣預熱器漏風,減輕空氣預熱器低溫腐蝕現象。根據鍋爐主控信號,監視調整送風量,維持空氣預熱器前氧量符合規定。

(2)根據入爐煤質含硫量,調整暖風器汽量,控制空氣預熱器冷端金屬溫度(風煙溫度和的平均值)不低于嚴重腐蝕溫度。

原煤中硫的質量分數與煙氣露點的對應關系見表4;機組負荷變化時,必須根據空氣預熱器出口煙溫及時調整,具體見表5。

(3)鍋爐在燃油過程中(包括機組啟動)應控制空氣預熱器入口風溫在55℃以上。

表4 原煤中硫的質量分數與煙氣露點的對應關系

表5 硫的質量分數和冷端金屬溫度

(4)保證吹灰器的正常投運,合理安排鍋爐吹灰,加強吹灰前的疏水工作,在吹灰前均應徹底疏水。

(5)停爐后及時檢查空氣預熱器內部情況,修復受熱面,調整密封片,降低空氣預熱器漏風率。

6 結論

換熱原件搪瓷改造后適應了煤種硫分的變化,有效地防止了冷端腐蝕,杜絕了空氣預熱器堵灰,保證了換熱效果和空氣預熱器差壓。