某660MW機(jī)組高溫?zé)犸L(fēng)防堵系統(tǒng)改造方案淺析

王 振，薛方明，劉秀如，孫漪清

(1.湖南華電常德發(fā)電有限公司，湖南 常德 415000；2.華電電力科學(xué)研究院有限公司北京分院，北京 100160)

湖南某電廠建設(shè)有2×660 MW級(jí)超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，同步建設(shè)煙氣脫硫、脫硝設(shè)施。鍋爐為超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流爐，鍋爐配備兩臺(tái)三分倉式回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。空氣預(yù)熱器主軸垂直布置，煙氣和空氣以逆流方式換熱。#1、#2爐各配備兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)、兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)，均為沈陽鼓風(fēng)機(jī)通風(fēng)設(shè)備有限責(zé)任公司產(chǎn)品。其中一次風(fēng)機(jī)為雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)式軸流風(fēng)機(jī)，型號(hào)為AST-1900/1400，額定風(fēng)量90.74 m3/s；送風(fēng)機(jī)為單級(jí)動(dòng)葉可調(diào)式軸流風(fēng)機(jī)，型號(hào)為ASN-2884/1400，額定風(fēng)量257.62 m3/s。#1、#2爐一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)均配備有熱風(fēng)再循環(huán)系統(tǒng)，風(fēng)源為熱二次風(fēng)。隨著電煤價(jià)格的持續(xù)攀高，為降低公司生產(chǎn)經(jīng)營成本，采用高硫煤是公司重要降本手段之一[1-2]。但同時(shí)由于煤質(zhì)硫分較高，以及機(jī)組超低排放等原因，在機(jī)組上SCR后同時(shí)也生成硫酸氫銨，硫酸氫銨凝露沉積在空氣預(yù)熱器冷端蓄熱元件上，造成空氣預(yù)熱器堵塞，壓差升高，風(fēng)機(jī)出力增大。因堵塞問題未解決提高高硫煤摻燒比例受到限制。為了緩解空氣預(yù)熱器堵塞及送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)葉輪磨損問題，本方案將采用高溫?zé)犸L(fēng)防堵系統(tǒng)替代現(xiàn)有的熱風(fēng)再循環(huán)系統(tǒng)。

1 高溫?zé)犸L(fēng)源比較

1.1 采用熱一次風(fēng)作為高溫?zé)嵩?/h3>

采用熱一次風(fēng)作為熱源，從一次風(fēng)冷端靠扇形板處送入空氣預(yù)熱器內(nèi)，經(jīng)過空氣預(yù)熱器蓄熱元件后又回到一次風(fēng)中，與熱一次風(fēng)相混合。高溫防堵風(fēng)在一次風(fēng)系統(tǒng)中形成了一個(gè)內(nèi)循環(huán)，一次風(fēng)總風(fēng)量未發(fā)生變化，不影響鍋爐燃煤所需要的一次風(fēng)量。但在空氣預(yù)熱器一次風(fēng)側(cè)增加了循環(huán)風(fēng)量，流速增加通風(fēng)阻力略有增加，經(jīng)計(jì)算阻力約增加0.26 kPa。目前空氣預(yù)熱器一次風(fēng)側(cè)實(shí)際運(yùn)行差壓為0.6 kPa左右，一次風(fēng)機(jī)滿負(fù)荷工況時(shí)動(dòng)葉最大開度約40%，一次風(fēng)機(jī)余量能克服系統(tǒng)增加的阻力。

熱一次風(fēng)風(fēng)溫設(shè)計(jì)THA工況時(shí)風(fēng)溫為337℃，風(fēng)量為279.5 t/h。實(shí)際運(yùn)行時(shí)風(fēng)溫為320～330℃，風(fēng)量為270～280 t/h。采用熱一次風(fēng)直接對(duì)冷端蓄熱元件局部進(jìn)行加熱，冬季傳熱溫壓可達(dá)320℃，傳熱效率高，能快速將冷端蓄熱元件加熱到需要的溫度。

采用熱一次風(fēng)作為高溫?zé)嵩吹闹饕攸c(diǎn)：

1) 高溫風(fēng)機(jī)需要的壓頭小。

高溫風(fēng)機(jī)需要克服的阻力為高溫風(fēng)系統(tǒng)的阻力與一次風(fēng)側(cè)空氣預(yù)熱器的阻力，可降低項(xiàng)目投資。

2) 高溫風(fēng)管距離較短。

從熱一次風(fēng)管上取風(fēng)，高溫風(fēng)機(jī)布置在鍋爐零米層K3-K4柱之間爐兩側(cè)的B2.8與B7.2附近，高溫風(fēng)取風(fēng)口至高溫風(fēng)機(jī)進(jìn)口位置距離較短，且管路系統(tǒng)現(xiàn)場好布置。

3)傳熱效率高。

采用熱一次風(fēng)作熱源，傳熱溫壓大，冬季最大可達(dá)320℃，夏季可達(dá)310℃，有利于快速加熱冷端蓄熱元件。

1.2 采用熱二次風(fēng)作為高溫?zé)嵩?/h3>

因轉(zhuǎn)子旋向?yàn)闊煔狻物L(fēng)→一次風(fēng)→煙氣。采用熱二次風(fēng)作為熱源，高溫風(fēng)從冷一次風(fēng)靠扇形板處送入空氣預(yù)熱器內(nèi)防堵效果好。

從熱二次風(fēng)取風(fēng)后經(jīng)過空氣預(yù)熱器蓄熱元件后回到一次風(fēng)中，與熱一次風(fēng)相混合，相當(dāng)于增加了熱一次風(fēng)量。在一次風(fēng)總風(fēng)需求量不變的情況下，一次風(fēng)機(jī)出力可適當(dāng)降低。但因抽取了一部分熱二次風(fēng)到一次風(fēng)內(nèi)，為保證總二次風(fēng)量不變，必須增加送風(fēng)機(jī)的出力。從送風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況來看，動(dòng)葉最大開度不到45%，送風(fēng)機(jī)是有余量的。經(jīng)初步計(jì)算，送風(fēng)機(jī)出力能滿足要求。

設(shè)計(jì)THA工況時(shí)二次風(fēng)熱風(fēng)溫度為344℃，風(fēng)量為1585.35 t/h。實(shí)際運(yùn)行時(shí)風(fēng)溫為330～340℃，風(fēng)量為1250～1350 t/h。采用熱二次風(fēng)直接對(duì)冷端蓄熱元件局部進(jìn)行加熱，冬季傳熱溫壓可達(dá)330℃，傳熱效率高，能快速將冷端蓄熱元件加熱到需要的溫度。但因熱二次風(fēng)與冷一次風(fēng)壓力相差較大，額定負(fù)荷時(shí)壓力相差達(dá)10 kPa，高溫風(fēng)機(jī)需要的壓頭高，因而對(duì)高溫風(fēng)機(jī)選擇要求很高。

采用熱二次風(fēng)作為高溫?zé)嵩吹闹饕攸c(diǎn)：

1) 高溫風(fēng)機(jī)壓頭高。

高溫風(fēng)機(jī)的全壓必須克服高溫風(fēng)系統(tǒng)阻力、一二次風(fēng)的差壓、一次風(fēng)側(cè)空氣預(yù)熱器的阻力，對(duì)高溫風(fēng)機(jī)要求高，項(xiàng)目投資較高。

2) 高溫風(fēng)管距離較長。

從熱二次風(fēng)管上取風(fēng)，高溫風(fēng)機(jī)布置在鍋爐零米層K3-K4柱之間爐兩側(cè)的B2.8與B7.2附近，高溫風(fēng)取風(fēng)口至高溫風(fēng)機(jī)進(jìn)口處管道距離較長，且管路系統(tǒng)現(xiàn)場布置不方便。

3) 傳熱效率高。

采用熱二次風(fēng)作熱源，傳熱溫壓大，冬季最大可達(dá)330℃，夏季可達(dá)320℃，有利于快速加熱冷端蓄熱元件。

1.3 采用高溫?zé)煔庾鳛楦邷責(zé)嵩?/h3>

采用高溫?zé)煔庾鳛楦邷責(zé)嵩矗瑥目諝忸A(yù)熱器進(jìn)口取高溫?zé)煔?，加熱蓄熱元件有兩種方案選擇：

一是從將高溫?zé)煔鈴睦湟淮物L(fēng)靠扇形板處送入空氣預(yù)熱器內(nèi)，煙氣與冷一次風(fēng)在蓄熱元件內(nèi)的流向是一致的，最大優(yōu)點(diǎn)是減少煙氣量，可提高一次風(fēng)溫，但因煙氣側(cè)與一次風(fēng)的壓力相差很大，高溫風(fēng)機(jī)需要克服的阻力很大，高溫風(fēng)機(jī)成本很高，且高溫風(fēng)機(jī)防磨也需要重點(diǎn)考慮，運(yùn)行的可靠性較差。

二是從將高溫?zé)煔鈴臒煔鈧?cè)靠一次風(fēng)扇形板處送入空氣預(yù)熱器內(nèi)，高溫防堵風(fēng)與煙氣流向是相反的，需要單獨(dú)分隔一個(gè)倉室做小循環(huán)，高溫風(fēng)機(jī)需要克服的阻力相對(duì)小一些。高溫風(fēng)機(jī)磨損問題需要重點(diǎn)考慮，高溫風(fēng)機(jī)成本較高，運(yùn)行的可靠性較差。

采用煙氣作為高溫?zé)嵩磦鳠釡貕捍?，但因煙氣中含塵濃度高，高溫風(fēng)機(jī)葉輪磨損將會(huì)很嚴(yán)重，因此不考慮采用高溫?zé)煔庾鞲邷責(zé)嵩础?/p>

1.4 方案論證結(jié)論

從防堵系統(tǒng)的可靠性、項(xiàng)目投資、運(yùn)維成本及現(xiàn)場布置的合理性幾個(gè)方面綜合比較，優(yōu)選采用方案一，即采用熱一次風(fēng)作為高溫?zé)嵩聪到y(tǒng)運(yùn)行的可靠性好，且項(xiàng)目投資與后期運(yùn)行成本也較低。

2 熱風(fēng)噴射裝置的密封問題

熱風(fēng)噴射裝置安裝在空預(yù)器冷端蓄熱元件下部的一次風(fēng)倉內(nèi)，需要論證噴射裝置的密封可行性。

2.1 熱風(fēng)噴射裝置與煙氣之間的密封可行性

熱風(fēng)噴射裝置的安裝位置為一次風(fēng)倉內(nèi)，緊貼原密封扇形板。由于循環(huán)熱風(fēng)的風(fēng)壓遠(yuǎn)高于煙氣壓力，因此必須考慮循環(huán)熱風(fēng)與煙氣之間的密封可行性。

首先，噴射裝置將安裝于緊靠密封扇形板處，保留利用原密封扇形板的密封結(jié)構(gòu)，因此循環(huán)熱風(fēng)與煙氣之間的密封結(jié)構(gòu)為借助利用原一次風(fēng)與煙氣之間的密封結(jié)構(gòu)。噴射裝置固定于扇形板側(cè)壁，隨扇形板一起膨脹。

其次，靠近扇形板處的熱風(fēng)噴射裝置增設(shè)一道高速風(fēng)幕，能有效阻隔熱風(fēng)漏入煙氣側(cè)。

2.2 熱風(fēng)噴射裝置與一次風(fēng)之間的密封可行性

熱風(fēng)噴射裝置與一次風(fēng)分倉的密封會(huì)影響到防堵效果，密封效果越好，通過空預(yù)器蓄熱元件的循環(huán)風(fēng)量就越大，防堵效果越好。

首先，控制循環(huán)風(fēng)在噴射裝置出口位置與原一次風(fēng)倉的壓差不高于1 kPa，減少該部分的漏風(fēng)量；

其次，熱風(fēng)噴射裝置上沿采用齒形迷宮形密封結(jié)構(gòu)，密封間隙與原扇形板的密封間隙一致。熱風(fēng)噴射裝置出口內(nèi)部設(shè)置200 mm高的整流格柵，將熱風(fēng)的方向調(diào)整為垂直向上的同時(shí)還將整個(gè)出口截面分隔成若干個(gè)小風(fēng)室，這樣可以保證總有大部分風(fēng)室位于有效密封位置。

綜上所述，由于設(shè)計(jì)循環(huán)熱風(fēng)量留有1.3倍的裕量，同時(shí)采用上述密封結(jié)構(gòu)后確保熱風(fēng)噴射裝置漏到一次風(fēng)側(cè)的風(fēng)量小于10%，因此上述密封方案是可行的。

3 結(jié)論

通過以上充分論證，本改造工程可行。即采熱一次風(fēng)作為高溫防堵系統(tǒng)的熱風(fēng)源，經(jīng)高溫防堵風(fēng)機(jī)和熱風(fēng)噴射裝置送回空預(yù)器冷端，吹掃冷端蓄熱元件，起到防堵的作用。

同時(shí)，經(jīng)勘測現(xiàn)場，熱一次風(fēng)道上有合適的位置抽取熱風(fēng)，高溫防堵風(fēng)機(jī)的安裝位置便于設(shè)置熱風(fēng)輸送管道，能滿足施工場地要求。

現(xiàn)有風(fēng)機(jī)出力能滿足要求，無需更換設(shè)備。因此該方案是切實(shí)可行的。

存在的問題及建議：

(1)由于需從熱一次風(fēng)母管接出防堵熱風(fēng)管道，經(jīng)防堵風(fēng)機(jī)送回空預(yù)器冷端。管道需利用支吊架安裝于鍋爐尾部煙道的兩側(cè)的位置，對(duì)原有通道有一定影響；且管道的安裝于防堵風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)噴射裝置的安裝等施工過程不能在運(yùn)行中進(jìn)行。因此施工需利用停爐檢修的時(shí)間。

(2)本工程主要為了解決運(yùn)行過程中由于進(jìn)口風(fēng)溫偏低以及原有熱風(fēng)再循環(huán)系統(tǒng)造成的空預(yù)器堵塞、積灰、積鹽及風(fēng)機(jī)磨損的問題，增加熱風(fēng)防堵系統(tǒng)后一次風(fēng)系統(tǒng)的阻力會(huì)略有增加，但不需要更換現(xiàn)有風(fēng)機(jī)可以滿足系統(tǒng)需求。同時(shí)增加本系統(tǒng)會(huì)對(duì)排煙溫度略有影響，但其影響程度遠(yuǎn)大于空預(yù)器堵塞導(dǎo)致的排煙溫度上升，因此系統(tǒng)投運(yùn)后需要根據(jù)季節(jié)的變換調(diào)整防堵系統(tǒng)風(fēng)量，在達(dá)到防堵效果的同時(shí)盡量減少對(duì)鍋爐效率的影響。