淺析回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器局部漏風(fēng)對(duì)堵塞的影響

張玉龍

（酒鋼集團(tuán)宏晟電熱公司，甘肅嘉峪關(guān) 735100）

前言

2015 年12 月11 日環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)了《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》（環(huán)發(fā)［2015］164 號(hào)），明確要求到2020 年，全國(guó)所有具備改造條件的燃煤電廠力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)超低排放。某燃煤電廠350 MW 發(fā)電機(jī)組，采用東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司制造的DG-1208/25.4-II4 型超臨界直流鍋爐，配置2 臺(tái)型號(hào)為L(zhǎng)AP11284/2400 回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，采取SCR 脫硝方式。2019 年全面完成機(jī)組超低排放改造，實(shí)現(xiàn)煙塵、二氧化硫、氮氧化物超低排放。

1 存在的問題

隨著超低排放改造環(huán)保參數(shù)達(dá)到超低排放控制標(biāo)準(zhǔn)，該電廠陸續(xù)出現(xiàn)了空氣預(yù)熱器不均勻堵塞的問題，由于空氣預(yù)熱器堵塞且堵塞不均勻給機(jī)組安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)順行帶來了諸多問題。

（1）同等工況下引風(fēng)機(jī)運(yùn)行出力增加，達(dá)出力上限，風(fēng)機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)間，出現(xiàn)風(fēng)機(jī)喘振、失速事故，限制機(jī)組帶負(fù)荷能力和安全運(yùn)行。

（2）在風(fēng)煙系統(tǒng)作用下爐膛壓力出現(xiàn)周期性大幅度波動(dòng)，給鍋爐燃燒穩(wěn)定性造成巨大威脅。

（3）造成一次風(fēng)壓周期性波動(dòng)，直吹式制粉系統(tǒng)風(fēng)量跟隨波動(dòng)，從粉塵防爆角度考慮嚴(yán)重威脅制粉系統(tǒng)運(yùn)行安全。

（4）鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)阻力大幅度增加，轉(zhuǎn)機(jī)電耗上升，機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性降低。

（5）阻力增加，進(jìn)一步促使空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率的增加，對(duì)機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響造成疊加作用等問題。

2 問題分析

根據(jù)SCR 脫硝技術(shù)原理，在催化劑作用下，向280～420 ℃煙氣中噴入氨，將NOx 還原成N2和H2O。該方法存在煙氣中殘存一定量的氨，與煙氣中的SO2反應(yīng)生成硫酸氫銨，硫酸氫銨在147～280 ℃環(huán)境下呈熔融粘稠狀態(tài)。大型燃煤發(fā)電機(jī)組沿?zé)煔饬飨蛎撓跸到y(tǒng)后便是空氣預(yù)熱器，且空氣預(yù)熱器的工作環(huán)境溫度恰與硫酸氫銨“液態(tài)”溫度相交集，極易造成空氣預(yù)熱器堵塞。［1］

該電廠#2 機(jī)組停機(jī)檢修發(fā)現(xiàn)空氣預(yù)熱器蓄熱元件冷端不同程度堵塞，細(xì)致檢查發(fā)現(xiàn)最外圈蓄熱元件堵塞異常嚴(yán)重，且空氣預(yù)熱器冷端外圈徑向密封有明顯破損、環(huán)向密封有部分變形。見圖1、2。結(jié)合機(jī)組檢修對(duì)空氣預(yù)熱器蓄熱元件進(jìn)行高壓水沖洗，空氣預(yù)熱器破損密封稍作修復(fù)，機(jī)組啟動(dòng)后很快出現(xiàn)空氣預(yù)熱器再次堵塞系列問題。

圖1 空氣預(yù)熱器冷端蓄熱元件堵塞情況

圖2 空氣預(yù)熱器冷端徑向、環(huán)向密封破損情況

根據(jù)停機(jī)檢查空氣預(yù)熱器冷端蓄熱元件堵塞及其密封破損情況，分析判斷由于空氣預(yù)熱器冷端局部密封破損造成漏風(fēng)率增大，導(dǎo)致空氣預(yù)熱器冷端蓄熱元件堵塞。［2］為進(jìn)一步驗(yàn)證分析判斷的準(zhǔn)確性，在原有8.4 m 寬煙道布置的3組測(cè)試孔的基礎(chǔ)上均等增加3組測(cè)試孔，增加測(cè)試密度，以便準(zhǔn)確反應(yīng)空氣預(yù)熱器徑向更小區(qū)域漏風(fēng)情況。見圖3。

圖3 空氣預(yù)熱器徑向漏風(fēng)率測(cè)試孔布置圖

根據(jù)該電廠#2 機(jī)組空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率測(cè)試孔測(cè)量氧量結(jié)果以及鍋爐空氣預(yù)熱漏風(fēng)率計(jì)算公式得出空氣預(yù)熱器徑向各區(qū)域漏風(fēng)情況。見表1。

表1 空氣預(yù)熱器徑向區(qū)域漏風(fēng)測(cè)試記錄表 %

鍋爐空氣預(yù)熱漏風(fēng)率計(jì)算公式：

入口過剩空氣系數(shù)a′=21/（21-入口氧量）

出口過剩空氣系數(shù)a′′=21/（21-入出氧量）

空氣預(yù)熱器漏風(fēng)系數(shù)△a=a′′-a′

空氣預(yù)熱器漏風(fēng)（%）AL=△a÷a′×90%

根據(jù)該電廠停機(jī)對(duì)空氣預(yù)熱器整體檢查以及在線漏風(fēng)率測(cè)試情況分析，空氣預(yù)熱器密封局部破損，增加了局部漏風(fēng)率，空氣預(yù)熱器運(yùn)行過程中，低溫送風(fēng)通過空氣預(yù)熱器密封破損部位漏入煙氣側(cè)，造成局部煙氣大幅度降溫，達(dá)到硫酸氫氨由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的相變條件，硫酸氫銨富集沉積在空氣預(yù)熱器冷端蓄熱元件波紋板內(nèi)部，最終造成空氣預(yù)熱器局部快速堵塞。［3］

3 解決措施

大型燃煤電廠隨超低排放改造日益深入，除硫酸氫氨直接造成的空氣預(yù)熱器堵塞外，空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)也是間接造成空氣預(yù)熱器堵塞的重要影響因素，尤其空氣預(yù)熱器局部密封劣化常常被忽視，反觀該電廠#2 機(jī)組空氣預(yù)熱器堵塞情況，空氣預(yù)熱器局部徑向、環(huán)向密封損壞正是空氣預(yù)熱器快速堵塞的根源。為保證機(jī)組長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，遏制、減緩空氣預(yù)熱器堵塞發(fā)展速率，除控制脫硝系統(tǒng)氨逃逸率、定期對(duì)空氣預(yù)熱器蓄熱元件沖洗疏通外，通過對(duì)空氣預(yù)熱器密封元件檢查、修復(fù)、升級(jí)改造，保證空氣預(yù)熱器全區(qū)域漏風(fēng)率在合格范圍內(nèi)，降低局部漏風(fēng)率是抑制空氣預(yù)熱器快速堵塞的一項(xiàng)有效措施。［4］

4 結(jié)束語(yǔ)

空氣預(yù)熱器作為大型燃煤電廠鍋爐核心部件，空氣預(yù)熱器運(yùn)行情況直接影響鍋爐運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性，科學(xué)合理的進(jìn)行空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率的測(cè)試，可以有效指導(dǎo)運(yùn)行調(diào)整、設(shè)備檢修維護(hù)，提升設(shè)備運(yùn)行可靠性。