超臨界鍋爐脫硝改造后空預器吹灰器異常分析

羅江勇，呂新樂，韓 琪

故障分析

超臨界鍋爐脫硝改造后空預器吹灰器異常分析

羅江勇1，呂新樂1，韓 琪2

（1.廣東珠海金灣發(fā)電有限公司，廣東 珠海 519000；2.北京理工大學珠海學院，廣東 珠海 519000）

某電廠超臨界鍋爐在脫硝改造后的首次運行初期，空預器電流波動較大、噪聲明顯，給機組的安全穩(wěn)定運行帶來較大隱患。經(jīng)排查，發(fā)現(xiàn)隨著脫硝工程改造而投運的空預器吹灰器及高壓沖洗水管變形較為嚴重，空預器密封板有明顯的碰撞變形痕跡。造成上述問題的主要原因在于空預器密封板與下方的高壓沖洗水管三通接觸摩擦；根本原因在于吹灰槍與密封板的間隙設計過小，未充分考慮空預器密封板的實際尺寸及熱態(tài)運行中的向下膨脹現(xiàn)象。

脫硝改造；空預器；吹灰器

隨著近年來我國環(huán)保力度的不斷加大，越來越多的脫硫脫硝設備投入運行［1-3］，由于工期緊、任務重，進行環(huán)保改造后部分機組出現(xiàn)較多建設遺留問題，給機組的安全穩(wěn)定運行帶來較大隱患［4-5］，本文對某電廠脫硝工程改造后，空預器吹灰器在機組運行初期所出現(xiàn)的異常情況進行了分析，可為后續(xù)類似的脫硝工程改造的質(zhì)量控制提供一定的借鑒和參考。

1 異常情況概述

某超臨界鍋爐在脫硝改造完畢后，啟動空預器運行。在空預器剛開始運行時，其電流雖偶有波動，但幅度不大，維持在24～26 A。但運行約3 h后，A側(cè)空預器電流開始發(fā)生較大幅度波動，其最大值達55.6 A，B側(cè)空預器電流最大值達40.34 A，隨后電流開始緩慢減小，并緩慢恢復到波動前的正常范圍25～27 A。

在電流波動較大期間，檢修人員就地檢查確認，發(fā)現(xiàn)空預器內(nèi)煙氣倉冷端吹灰槍處噪音較大，有較明顯的刮擦聲，由于機組正在運行，無法進入空預器內(nèi)部查看，只能保持觀察，監(jiān)督其運行。

2 現(xiàn)場檢查

機組調(diào)停后，檢修人員進入空預器煙氣倉內(nèi)部檢查。具體檢查情況如下。

從側(cè)面觀察（如圖1所示），3A空預器煙氣倉冷端吹灰器槍管向上彎曲（A處），高壓沖洗水管部分變形嚴重（B處）。左右移位嚴重，上部槍管由原安裝時的托架滾輪A處移位至托架外部，下部槍管由于有支架的阻擋，無法移至支架外；整個吹灰槍向鍋爐B側(cè)傾斜，上下槍管的全部重量僅僅由下部槍管與支架的接觸處和后部的吹灰套筒支撐，才使得吹灰槍管不完全向鍋爐B側(cè)倒塌。

圖1 3A空預器煙氣倉冷端吹灰器檢查情況

初步判斷，上部槍管的移位應該為外力作用引起，觀察吹灰槍側(cè)上方的空預器密封板，發(fā)現(xiàn)每塊密封板的相同部位均有一定變形痕跡，且吹灰槍管與高壓沖洗水管間的固定塊脫落，高壓水管變形嚴重，三通處與空預器換熱元件支撐鋼架發(fā)生碰磨，如圖2所示。

圖2 發(fā)生變形的空預器密封板

3B空預器煙氣倉冷端吹灰器槍管情況與3A吹灰槍管類似，槍管發(fā)生彎曲變形，高壓水管發(fā)生嚴重變形。密封板上有明顯的變形痕跡，但變形幅度較3A側(cè)小，如圖3所示。

圖3 3B空預器煙氣倉冷端吹灰器檢查情況

雖然3B空預器煙氣倉冷端吹灰器槍管彎曲變形情況與3A吹灰槍管類似，但兩側(cè)高壓水管變形情況卻相差甚遠。如圖4所示，3A空預器煙氣倉冷端高壓沖洗水管主要向鍋爐B側(cè)方向變形，其三通與空預器密封板發(fā)生明顯接觸卡澀，而3B空預器煙氣倉冷端高壓沖洗水管則主要向鍋爐后側(cè)變形，現(xiàn)場未見較明顯的卡澀跡象。

3 原因分析

3.1 直接原因

由前面檢查可知，3A空預器煙氣倉冷端吹灰器及高壓沖洗水管變形情況如下：吹灰槍管向上彎曲變形；吹灰槍管與高壓沖洗水管間的固定塊脫落；固定在吹灰槍上的高壓沖洗水管爐后部分發(fā)生嚴重變形，上方的密封板有明顯變形。

通過現(xiàn)場檢查分析，導致上述現(xiàn)象的主要原因如下。

圖4 3A、3B空預器煙氣倉冷端高壓沖洗水管變形對比（a）——3A空預器；（b）——3B空預器

空預器轉(zhuǎn)子啟動后，在緩慢旋轉(zhuǎn)過程中，密封板與下方的高壓沖洗水管三通接觸（見圖5）摩擦、發(fā)生卡澀現(xiàn)象（見圖2），在密封板的旋轉(zhuǎn)推動作用下，高壓沖洗水管開始向鍋爐B側(cè)方向偏移，由于在偏移的方向上有吹灰槍管的阻擋，沖洗水管與槍管間的點焊固定塊發(fā)生擠壓變形脫落，三通下方的弧形高壓沖洗水管在密封板旋轉(zhuǎn)推力和吹灰槍管阻力的作用下被不斷拉直伸長，伸長到一定極限后，沖洗水管無法隨密封板的轉(zhuǎn)動而繼續(xù)伸長，于是開始推動阻擋在前方的吹灰槍管一起向空預器旋轉(zhuǎn)方向偏移，直至整條槍管移出支架外部（見圖1）。

圖5 高壓沖洗水管與換熱元件支持板卡澀

3B空預器煙氣倉冷端吹灰器槍管情況與3A吹灰槍管類似：槍管發(fā)生彎曲變形，但高壓沖洗水管主要向鍋爐后側(cè)變形，這和3A側(cè)高壓水管的變形方向和形狀有明顯的不同，主要是因為空預器轉(zhuǎn)子在緩慢轉(zhuǎn)動過程中，密封板與下方的高壓沖洗水管三通接觸而發(fā)生摩擦，在密封板的旋轉(zhuǎn)推動作用下，高壓沖洗水管開始向鍋爐B側(cè)方向發(fā)生偏移，與槍管間的固定塊在旋轉(zhuǎn)密封板的推力作用下迅速發(fā)生脫焊（見圖6）。

圖6 高壓沖洗水管與吹灰槍管間的固定塊松脫

由于在該側(cè)高壓沖洗水管的偏移方向上沒有吹灰槍管的阻擋，沖洗水管在一定范圍內(nèi)可發(fā)生較為自由的變形，故旋轉(zhuǎn)的密封板在推動高壓沖洗水管向鍋爐B側(cè)移動一定距離后，沖洗水管發(fā)生偏斜，高度降低，與接觸摩擦的旋轉(zhuǎn)密封板分離，沖洗水管彈回原位，所以與A側(cè)相比，密封板并未發(fā)生十分明顯的變形。但當下一塊密封板旋轉(zhuǎn)過來時，又繼續(xù)與高壓沖洗水管三通發(fā)生摩擦，重復上述過程。故在一定時間段內(nèi)，空預器電流波動較大。

當沖洗水管在長時間往復摩擦變形與回彈后，發(fā)生累積變形，向鍋爐B側(cè)方向發(fā)生一定程度偏斜，高度有所降低，與上方通過密封板的摩擦減小，故電流開始穩(wěn)定，刮擦聲明顯較小。但變形導致高壓噴水頭與吹灰槍管間的固定塊脫落、距離增大，使得投運該吹灰器過程中，高壓沖洗水頭與吹灰槍一起鍋爐向前側(cè)移動時，無法通過兩邊有槽鋼限位的吹灰槍支架。

在與吹灰槍一起前進的過程中，高壓噴水頭撞到吹灰槍支架，無法繼續(xù)前行，而此時程控的吹灰槍管繼續(xù)帶動高壓沖洗水管向前移動，于是發(fā)生高壓沖洗水管垂直段向鍋爐后側(cè)移位、噴水頭彎曲變形的現(xiàn)象（見圖7）。

圖7 向鍋爐后側(cè)方向變形的高壓沖洗水管

3.2 根本原因

通過上述分析可知，3A、3B側(cè)空預器煙氣倉吹灰器變形的直接原因在于與之焊接固定的沖洗水管三通與上方旋轉(zhuǎn)通過的密封板發(fā)生摩擦。查閱相關設計圖紙（如圖8），發(fā)現(xiàn)吹灰槍與換熱元件的間隙設計過小，從圖紙上可看出，由吹灰槍上表面至換熱元件下表面的距離為310 mm，在實際運行中，該距離可保證前后移動的吹灰槍未與緩慢旋轉(zhuǎn)通過的換熱元件下表面相觸碰，但在實際現(xiàn)場中，換熱元件的下方還有密封板，通過現(xiàn)場測量，換熱元件下表面至密封板下表面的距離為270 mm，因此實際上吹灰槍上表面與密封板下表面的實際距離為40 mm，再加上在實際熱態(tài)運行中，空預器會向下膨脹約35 mm，因此在運行時，吹灰槍上表面與密封板下表面的實際距離僅5 mm，很容易刮擦到突出的高壓沖洗水管三通，導致上述現(xiàn)象的發(fā)生。

3A、3B兩側(cè)高壓沖洗水管變形方向與形狀的不同主要是由于兩側(cè)的沖洗水管與吹灰器布置位置不同所致。

圖8 空預器煙氣倉冷端吹灰槍管與高壓沖洗水管安裝位置設計圖

4 處理措施

由于停爐時間較短，為保證機組按時順利啟動，采取以下臨時措施處理。

a.A側(cè)吹灰槍管變形較為嚴重，故采用臨時焊接相同材質(zhì)、相同尺寸不銹鋼管的方式更換該側(cè)吹灰槍管；校正A側(cè)變形的高壓沖洗水管。

b.校正B側(cè)變形的吹灰槍管與高壓沖洗水管。

c.降低兩側(cè)的吹灰槍管高度約50 mm，保證吹灰槍管上表面及高壓沖洗水頭與上方密封板有足夠的安全距離，確保不會發(fā)生卡澀空預器密封板現(xiàn)象，保證設備安全穩(wěn)定運行。

d.加強固定吹灰槍管與高壓沖洗水管，防止二者的固定塊在運行中脫落導致間隙太大而碰撞吹灰支架。

在機組停爐后，對其進行了徹底處理。將垂直段吹灰槍管及高壓沖洗水管高度降低60 mm，冷態(tài)間隙達到100 mm，以保證吹灰槍與膨脹后的換熱元件具有足夠的間隙，防止二者再次發(fā)生刮碰。經(jīng)1年的實際運行，完全達到設計效果。

［1］ 于麗新，杜 楊.氨法煙氣同時脫硫脫硝技術應用與展望［J］.東北電力技術，2011，32（11）：30-34.

［2］ 賈海娟.SCR煙氣脫硝技術及其在燃煤電廠的應用［J］.電力科技與環(huán)保，2012，28（6）：10-11.

［3］ 李 超，劉建民，呂 晶.脫硫系統(tǒng)增效節(jié)能研究［J］.東北電力技術，2012，33（5）：4-7.

［4］ 張晉育，李 超，李留強.某城市電廠200 MW機組煙氣脫硝項目分析［J］.東北電力技術，2013，34（8）：22-25.

［5］ 孫立本，魯?shù)略?，?軍.引風機與脫硫增壓風機合并方案論證［J］.東北電力技術，2009，30（8）：15-17.

Anomalous Analysis on Steam Soot Blower of Air Preheater in the Supercritical Boiler after De?NOχTransformation

LUO Jiang?yong1，LüXin?le1，HAN Qi2
（1.Guangdong Zhuhai Jinwan Power Generation Co.，Ltd.，Zhuhai，Guangdong 519000，China；2.Zhuhai Campus of Beijing Institute of Technology，Zhuhai，Guangdong 519000，China）

Current intensity of air preheater hasmore waves and noise during the initial operation run after De?NOχtransformation，it can bring high safety trouble to the units operating safely and stably.Deformed seriously steam soot blower of air preheater and high?pressure flush pipes are found and seal plates collide either buckle after investigation.The reasons are that frictional contact occur in seal plates and three links of high?pressure flush pipes.The results indicate that the design gap between the high?pressure flush pipe and the seal plate is too small，the designer is not fully considered both the actual size of seal plate and the downward expansion in the thermal process.

De?NOχtransformation；Air preheater；Steam soot blower

TM621.2

A

1004-7913（2015）07-0029-04

羅江勇（1986—），男，碩士，助理工程師，主要從事火力發(fā)電廠鍋爐設備檢修與管理工作。

2015-02-03）