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行业动态

火电厂空预器堵塞之因探寻

文字:[大][中][小] 2024/9/11     浏览次数:    

一、火电厂空预器的重要性及堵塞问题概述


火电厂空预器作为锅炉的重要组成部分,有着至关重要的作用。它能降低热量损失,利用锅炉尾部烟道的烟气热量加热进入锅炉的空气,充分利用烟道烟气的热量,进而降低热量损失。同时,提高锅炉效率,通过利用烟气热量加热进入锅炉内的空气,提高了锅炉内的进风温度,进而提高了锅炉效率。此外,还能提高燃烧效率,充分利用烟气热量,将燃烧所需的空气进行加热,提高了锅炉内的燃烧效率。

然而,空预器堵塞问题却给机组的安全性和经济性带来了严重影响。从安全性方面来看,空预器发生堵塞后,会引起炉膛负压波动增大,也会导致空预器的烟气侧、一次风、二次风侧的进出口压差增加。堵塞严重时会造成空预器漏风系数增大,两边的排烟温度温差增大,锅炉排烟损失增加。在这种情况下运行时,引风机、送风机、一次风机电流变大,耗电量增加,甚至有可能造成风机失速进而风机跳闸引起锅炉 RB 动作,对火电机组安全稳定的运行造成威胁。

从经济性方面来说,以 130 吨锅炉配套的 30000KW 发电机组为例,因空预器堵塞问题造成锅炉停炉,停炉一次如果为 7 天检修清理期,损失则是 252 万。而且,空预器堵塞对锅炉机组的运行影响也比较直观,当空预器运行到一定时间因堵塞问题,负荷功率下降,造成经济损失。此外,某电厂 660MW 燃煤发电机组在正常运行 1 年后,由于空预器堵塞,空预器压差由设定值 1.2kPa 上升至 3.5kPa 左右,排烟温度上升了 20℃,空预器出口风温降低 10℃,送风机电流增加了 40A,引风机电流增加了 120A,— 次风机电流增加了 20A,这些数据都在表明空预器堵塞对机组运行的经济性造成严重影响。

二、空预器堵塞的原因剖析

(一)入炉煤硫份偏高

实际燃用煤种含硫量变化大且偏离设计值,导致烟气中 SO₂含量增大,露点温度升高,硫酸蒸汽在低温波形板上凝结并结合灰分,堵塞预热器孔道。

 

(二)氨逃逸高

NH₃与 NOₓ反应不充分、过喷氨等使烟气中 NH₃增加,与 H₂SO₄蒸汽反应生成 NH₄HSO₄,其黏性大导致灰分聚集,蓄热片通道变小。

 

(三)空预器吹灰效果不理想

多种因素影响吹灰效果,吹灰能力下降无法彻底作业,传热元件灰尘聚集形成积灰。

 

(四)空预器吹灰器设计不合理

热端有吹灰器而冷端无,冷端易积灰形成吹灰死角。

 

(五)煤粉细度不合格

煤粉燃烧不完全,粗灰比例大在尾部烟道聚集,导致空预器堵塞。

 

机组启停影响

机组启停过程对空预器堵塞也有着重要影响。在机组启停过程中,排烟温度通常较低,这使得 NH₄HSO₄容易结露。当 NH₄HSO₄结露后,会吸附飞灰,从而堵塞空预器。例如,在某火电厂机组启动初期,由于辅助蒸汽温度低且湿度大,容易使水蒸气在热端凝结,并粘结飞灰。随着时间的推移,这些粘结的飞灰会不断积累,增加空预器堵塞的风险。

(七)煤质影响

实际燃用的煤种变化较大,不仅含硫量高,而且水分也高。这种情况会提高 NH₄HSO₄的酸露点温度。当酸露点温度升高时,空预器更容易发生积灰堵塞现象,同时也增加了低温腐蚀的风险。以某电厂为例,实际燃用煤种含硫量在 0.36%~2% 之间变化不等,含硫量高导致烟气中 SO₂量增大,且粘附性较强,易促使冷端结露腐蚀。同时,水分高也使得烟气中的灰尘更容易粘结,进一步加重了空预器的堵塞情况。

(八)排烟温度偏低

NH₄HSO₄在特定温度下为液态,当排烟温度偏低时,NH₄HSO₄更容易与飞灰混合在一起,在空预器中积累堵塞。一般来说,火电机组锅炉排烟温度设计值在 120℃左右,但实际运行区间在 100~160℃之间。这个温度区间部分处于 NH₄HSO₄的液态区间,因此空预器的排烟温度控制非常重要。如果排烟温度偏低,NH₄HSO₄就会在空预器中凝结,与飞灰结合形成堵塞物。

(九)吹灰动力不足

吹灰的作用是及时清除空预器受热面上的积灰和硫酸氢氨板结物,但如果吹灰压力低、时间短,就会造成空预器积灰不易吹尽。另外,如果吹灰蒸汽温度低,又会造成蒸汽带水,减弱吹灰效果。例如,实验测试结果表明,当吹灰压力不足时,空预器积灰清理效果仅能达到正常情况的 60% 左右。如果受热面积灰不能及时清除,时间长了就会造成板结,空预器差压迅速增大。

(十)喷氨控制不佳

喷氨量调节逻辑存在问题会导致烟气分布不均,氨逃逸超标,从而造成空预器腐蚀堵灰。在标准调节回路中,烟气流量值通过锅炉负荷(或锅炉总风量)换算,非实测数据,且反应器内的烟气量不均匀,这导致理论计算在一定程度上失准。加上 SCR 反应器入口、出口 NOₓ浓度均为 CEMS 表计实测,数据采集存在一定的滞后性,且 CMES 表计测量存在一定程度的误差,烟气分布不均也会导致 CMES 仪表的取样测点不具备代表性。由于以上原因,导致喷氨量自动调节准确性降低。例如,某电厂在运行过程中,由于喷氨控制不佳,个别测孔氨逃逸超标,造成空预器腐蚀、堵灰,使空预器差压上升。

三、应对空预器堵塞的措施探讨

(一)强化燃煤掺配

通过与供货方签定控制来煤硫分的购煤合同,严格控制入炉煤硫分。例如,某火电厂自 2018 年以来,对来煤结构进行调整,将进厂煤质含硫量控制在 0.3~1.3% 之间,较之往年有大幅下降,有效减少了烟气中 SO₂和 SO₃的生成量,从而降低了 NH₄HSO₄生成的几率。

(二)降低氨逃逸量

1. 对脱硝系统出口的氨逃逸率表进行校验,确保显示值的准确性。同时,将氨逃逸率严格控制在 1.5PPM 以内(设计值为 3PPM),合理控制喷氨量,减少氨逃逸量。

1. 根据空预器实际工作状态,对喷氨系统进行科学合理的优化处理。例如,在喷氨中增设煤量和风量的反馈装置,根据反馈信息及时采取调整措施,确保喷氨量满足正常工作要求,提高喷氨系统工作的稳定性。

(三)加强燃烧优化和运行调整

1. 采用低氧燃烧方式,在保障正常燃烧的前提下,降低氧气含量,抑制 SO₃的生成量,避免 NH₄HSO₄的产生,从源头上控制堵塞情况的发生。

2. 优化送风自动和 CCS 功能,根据不同生产状况精确控制氧气量和煤炭量,确保 NOₓ体积分数始终处于相对稳定的状态。

3. 在运行小指标经济竞赛中,加大影响空预器压差的氧量、NOₓ的分值比例,调动运行人员调整参数的积极性,让降低空预器压差成为每个人的行动。

(四)进行吹灰器改造

利用机组检修时机,在空预器冷端增设 2 台吹灰器,实现空预器冷端与热端都能吹灰,消除空预器的积灰死角,提高吹灰效果,减少堵塞现象的发生。

(五)合理配煤

在实际生产中,尽量保持单一煤种的使用,或者严格控制高硫煤的掺烧比例。这样可以避免因煤种复杂导致含硫量不稳定,从而不抬高硫酸氢氨酸露点,减少其在空预器中的凝结和堵塞风险。例如,某电厂通过合理调整煤种搭配,有效降低了空预器堵塞的发生率。

(六)喷氨系统优化

对脱硝系统进行喷氨优化试验,通过调整喷氨阀门等措施,改善流量分配不均的问题。确保氨气在烟道内均匀分布,与 NOₓ充分反应,减少氨逃逸量。同时,加强对喷氨系统的监测和维护,及时发现并处理问题,保证喷氨系统的稳定运行。

 

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