在線高壓水沖洗系統(tǒng)在電廠鍋爐空預(yù)器上的應(yīng)用

文成明，周 剛，余長(zhǎng)開，周永清，唐榮富，張丹平

（華能重慶珞璜發(fā)電有限責(zé)任公司，重慶 402283）

某廠有4×360 MW和2×600 MW共6臺(tái)火力發(fā)電機(jī)組，鍋爐為亞臨界W火焰鍋爐，600 MW鍋爐空預(yù)器未設(shè)計(jì)灰斗，360 MW鍋爐空預(yù)器設(shè)計(jì)有灰斗。它們都被設(shè)計(jì)為燃用松藻無(wú)煙煤，由于煤炭市場(chǎng)存在變化，實(shí)際燃用煤值也會(huì)隨之發(fā)生變化，其設(shè)計(jì)用煤和實(shí)際用煤的煤質(zhì)特性分析見表1。

表1 煤質(zhì)資料

由于鍋爐燃用煤高硫、高灰，煙氣中SO2、NOx和飛灰濃度高，空預(yù)器容易堵塞，特別是鍋爐進(jìn)行脫硝改造后，脫硝投運(yùn)的副產(chǎn)物硫酸氫銨（NH3HSO3）等更易造成空預(yù)器堵塞［1］。

空預(yù)器配套脫硝改造時(shí)，同步配套安裝了雙介質(zhì)(蒸汽和水)吹灰器及相應(yīng)的高壓供水系統(tǒng)。

600MW鍋爐引風(fēng)機(jī)入口聯(lián)絡(luò)煙道沒有設(shè)計(jì)隔離擋板，同時(shí)運(yùn)行中空預(yù)器風(fēng)、煙隔離擋板也不能完全關(guān)嚴(yán)，內(nèi)部存在漏風(fēng)漏煙情況?？疹A(yù)器堵塞后，不能在鍋爐運(yùn)行時(shí)，將半側(cè)空預(yù)器完全隔離后進(jìn)行在線高壓水沖洗。

5#機(jī)組空預(yù)器改造后還未投運(yùn)脫硝，空預(yù)器就發(fā)生了比較嚴(yán)重的堵塞，機(jī)組運(yùn)行中兩次不隔離空預(yù)器進(jìn)行高壓水在線沖洗均以失敗告終，其主要原因是排堵效果差和空預(yù)器出口煙道底部大量積灰板結(jié)。后進(jìn)行一系統(tǒng)優(yōu)化改進(jìn)，將高壓水沖洗噴嘴更換為德國(guó)進(jìn)口的耐磨噴嘴，將原20 MPa高壓水泵更換為31 MPa水泵，更換校正高壓水沖洗吹灰器槍管，并總結(jié)優(yōu)化沖洗操作方案。在脫硝投運(yùn)后空預(yù)器堵塞嚴(yán)重時(shí)，再次投運(yùn)高壓水在線沖洗裝置，獲得成功，成為國(guó)內(nèi)首家成功不隔離空預(yù)器進(jìn)行高壓水在線沖洗的電廠。并由600 MW機(jī)組推廣到360 MW機(jī)組，在360 MW機(jī)組中也獲得成功應(yīng)用，效果較好。

1 空預(yù)器高壓水裝置及投運(yùn)方法

1.1 空預(yù)器高壓水系統(tǒng)

空預(yù)器高壓水沖洗裝置包括一臺(tái)高壓柱射泵、AB空預(yù)器冷熱端四只雙介質(zhì)(蒸汽和水)吹灰器及其相應(yīng)的連接管道。高壓柱射泵出口設(shè)計(jì)壓力31 MPa，流量最大213 L/min，高壓水水源選擇水質(zhì)較好的工業(yè)水。高壓沖洗水系統(tǒng)示意圖見圖1。

圖1 高壓水系統(tǒng)示意圖

1.2 空預(yù)器不隔離高壓水在線投運(yùn)方法

空預(yù)器不隔離高壓水在線沖洗要保證沖洗壓力，只能單側(cè)進(jìn)行，以保證沖洗力量和機(jī)組安全。同時(shí)，由于機(jī)組負(fù)荷高、排煙溫度高、煙量大，沖洗下來(lái)的堵塞物能及時(shí)被煙氣帶走，沖洗水及時(shí)汽化，不與飛灰板結(jié)沉降到煙道底部或灰斗中。

1.2.1 投運(yùn)前準(zhǔn)備工作

（1）對(duì)無(wú)空預(yù)器灰斗的機(jī)組，要確認(rèn)空預(yù)器出口煙道的積灰情況，并開啟空預(yù)器出口煙道排水門，通過排水管負(fù)壓確認(rèn)排水口是否被積灰堵塞；對(duì)于有灰斗的機(jī)組，要將灰斗內(nèi)積灰放空，排灰口有較大負(fù)壓。

（2）爐膛、過熱器、再熱器受熱面和空預(yù)器的蒸汽吹灰要結(jié)束。

（3）退出機(jī)組AGC，負(fù)荷穩(wěn)定在90%ECR以上。

（4）停止空預(yù)器熱端、冷端蒸汽吹灰，并隔離空預(yù)器蒸汽吹灰汽源。

（5）確認(rèn)工業(yè)水系統(tǒng)運(yùn)行正常后，開啟高壓水進(jìn)水總門對(duì)工業(yè)水至高壓沖洗水泵管道充分沖洗，避免雜質(zhì)堵塞入口慮網(wǎng)。

（6）檢查后確認(rèn)兩側(cè)引、送、一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，無(wú)失速、喘振、搶風(fēng)現(xiàn)象，引風(fēng)機(jī)有足夠的調(diào)節(jié)余度；如發(fā)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)出現(xiàn)失速，可以通過調(diào)節(jié)脫硫增壓風(fēng)機(jī)入口煙壓和機(jī)組負(fù)荷等辦法，消除失速現(xiàn)象。

（7）確認(rèn)空預(yù)器冷端吹灰槍電源的狀態(tài)正常后，開啟投運(yùn)側(cè)高壓水吹灰槍進(jìn)口手動(dòng)門。

（8）將空預(yù)器電流、爐膛壓力、空預(yù)器煙氣側(cè)壓降、一二次風(fēng)側(cè)壓降做專門曲線監(jiān)視。

1.2.2 投運(yùn)步驟

（1）開啟空預(yù)器高壓沖洗水泵入口門，檢查入口壓力是否正常。

（2）啟動(dòng)空預(yù)器高壓沖洗水泵，正常后關(guān)卸荷閥。

（3）通過高壓水泵出口調(diào)節(jié)閥使高壓水泵出口壓力達(dá)到28～30 MPa，冷端高壓水吹灰槍進(jìn)口壓力在27～29 MPa左右。

（4）啟動(dòng)單側(cè)空預(yù)器冷端吹灰槍。

（5）觀察沖洗側(cè)排煙溫度下降的情況，煙氣中間溫度降低20 ℃左右，最低點(diǎn)溫度不低于110 ℃。

（6）根據(jù)煙氣側(cè)差壓決定高壓在線沖洗時(shí)間長(zhǎng)短，同時(shí)為延長(zhǎng)兩次沖洗的間隔周期，建議單側(cè)在15小時(shí)以上，要在徹底沖通一側(cè)空預(yù)器后再進(jìn)行另一側(cè)空預(yù)器的沖洗。

1.2.3 高壓水在線投運(yùn)注意事項(xiàng)

（1）沖洗應(yīng)盡量安排在機(jī)組負(fù)荷高、煙氣量大、排煙溫度高的時(shí)候進(jìn)行，以便噴出的高壓水沖洗堵塞物后迅速蒸發(fā)被煙氣帶走，防止煙道積灰并板結(jié)。

（2）因高壓水泵出口并無(wú)關(guān)斷門，所以在開啟空預(yù)器高壓沖洗水泵入口門后，應(yīng)盡快啟動(dòng)高壓水泵并及時(shí)調(diào)整出口壓力至28～30 MPa。沖洗結(jié)束停泵后也應(yīng)立即關(guān)閉入口門，減少低壓水進(jìn)入煙道的時(shí)間，防止空預(yù)器出口煙道積灰堵塞。

（3）高壓水在線沖洗時(shí)，應(yīng)注意監(jiān)視沖洗側(cè)空預(yù)器運(yùn)行的電流波動(dòng)情況和煙氣側(cè)壓差，以及爐膛壓力波動(dòng)情況。

（4）隨時(shí)檢查冷端吹灰槍處壓力是否大于25 MPa，如果大于25 MPa，應(yīng)立即停止沖洗，查明原因。

（5）排煙溫度必須大于120 ℃，確保飛灰中水能迅速被蒸發(fā)，不會(huì)沉積在空預(yù)器出口水平煙道底部。

（6）每小時(shí)確認(rèn)一次煙道排水口是否有堵灰情況，以觀察空預(yù)器出口煙道底部是否積灰。

1.3 高壓水裝置遇到的問題及解決方法

（1）水質(zhì)

初期，高壓水的水源取自水質(zhì)相對(duì)較差的復(fù)用水。入口濾網(wǎng)總是被過多的雜質(zhì)堵塞，導(dǎo)致高壓水泵出口壓力運(yùn)行中變低，甚至因入口壓力低而跳閘，且易造成高壓水吹灰器噴嘴磨損和高壓水泵損壞。隨后選擇水質(zhì)稍好的工業(yè)水作為空預(yù)器高壓水的水源。

（2）噴嘴

初期噴嘴與槍管安裝不夠精確，個(gè)別噴嘴沖洗效果不好，經(jīng)優(yōu)化改造后達(dá)到正常沖洗效果。

噴嘴加工精度要好。高壓水噴出必須呈線束水柱，不能呈發(fā)散狀，否則沖洗力量不夠，且流量不能太大。

噴嘴在槍管上安裝時(shí)，要保證沖洗不能有死角。噴嘴安裝要正，不能與換熱元件有角度差，否則沖洗效果不好。

（3）負(fù)荷

曾經(jīng)嘗試過在500 MW負(fù)荷時(shí)，進(jìn)行空預(yù)器高壓水在線沖洗，在沖洗完一個(gè)程序后（90分鐘），發(fā)現(xiàn)空預(yù)器出口水平煙道已開始大量積灰。因此，規(guī)定空預(yù)器高壓水在線沖洗時(shí)，鍋爐負(fù)荷必須大于90%ECR。在后來(lái)的多次高壓水沖洗后均未發(fā)現(xiàn)空預(yù)器出口水平煙道積灰。

（4）工作壓力

沖洗壓力要足夠高，保證沖洗有力，能穿透堵塞物，同時(shí)壓力高也說明噴嘴正常，不會(huì)出現(xiàn)噴嘴的噴水流量過大造成煙道積灰板結(jié)。

最初配套的高壓水泵出口的壓力是20 MPa，沖洗時(shí)控制吹灰槍處的壓力在18 MPa，沖洗效果差，煙道積灰，最后更換為31 MPa高壓水泵。

某次，5#爐空預(yù)器出現(xiàn)嚴(yán)重堵塞現(xiàn)象，煙氣側(cè)阻力為2.1 kPa，投入高壓水在線沖洗系統(tǒng)。B側(cè)沖洗系統(tǒng)壓力為29 MPa，可正常沖洗；A側(cè)沖洗系統(tǒng)壓力僅有17 MPa，由于沖洗水壓力低，沖洗1小時(shí)停運(yùn)。后停爐檢查5#爐空預(yù)器在高壓水沖洗后空預(yù)器的出口水平煙道，發(fā)現(xiàn)A側(cè)水平煙道積灰嚴(yán)重，已板結(jié)至人孔門以上，估計(jì)厚度約在800 mm以上，如圖2所示。

圖2 沖洗水壓低，煙道積灰嚴(yán)重(左)；沖洗水壓正常，煙道無(wú)積灰（右）

經(jīng)多次沖洗積灰情況分析認(rèn)為：在高壓水沖洗系統(tǒng)壓力低于25 MPa時(shí)，若高壓水泵未出現(xiàn)異常情況，可能是部分噴嘴出現(xiàn)問題，導(dǎo)致噴水量增大，沖洗水無(wú)法及時(shí)蒸發(fā)被煙氣帶走。此時(shí)的高壓水不但對(duì)換熱元件的疏通效果差，反而引起空預(yù)器出口水平煙道積灰板結(jié)。因此，建議沖洗水壓力低于25 MPa時(shí)停止高壓水在線沖洗。

2 成功實(shí)例

5#機(jī)組（600 MW）SCR煙氣脫硝裝置進(jìn)行168 h試運(yùn)行時(shí)，首日600 MW工況煙氣側(cè)阻力為1.4 kPa，爐膛負(fù)壓正常。隨著噴氨時(shí)間的推移，空預(yù)器煙氣壓差出現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)。采取提高空預(yù)器冷端綜合溫度至190 ℃和空預(yù)器連續(xù)吹灰的措施后，仍然不能減緩空預(yù)器煙氣壓差的上升速度，至第6日煙氣壓差已升至2.6 kPa。由于空預(yù)器堵塞不均勻，一次風(fēng)母管壓力波動(dòng)大，造成實(shí)際進(jìn)入爐膛的燃料量也隨一次風(fēng)波動(dòng)，爐膛壓力波動(dòng)大，達(dá)到±600 Pa，已嚴(yán)重影響機(jī)組安全運(yùn)行。立即制定臨時(shí)措施，機(jī)組高負(fù)荷下投運(yùn)5#爐空預(yù)器配套的已經(jīng)進(jìn)行了優(yōu)化改造的高壓水在線沖洗系統(tǒng)。第6日17時(shí)20分，B側(cè)空預(yù)器高壓水沖洗系統(tǒng)投運(yùn)，高壓水壓力為25 MPa以上，至第7日1時(shí)30分B側(cè)高壓水沖洗系統(tǒng)停運(yùn)，共沖洗9個(gè)小時(shí)后煙氣側(cè)阻力即由投運(yùn)前2.52 kPa降至1.48 kPa；A側(cè)高壓水沖洗系統(tǒng)于第6日23時(shí)30分投運(yùn)，兩側(cè)交替進(jìn)行，至第7日17時(shí)B側(cè)高壓水沖洗系統(tǒng)停運(yùn)，沖洗17.5小時(shí)，煙氣側(cè)阻力即由投運(yùn)前1.67 kPa降至1.47 kPa（見圖3）。爐膛負(fù)壓也恢復(fù)正常。后對(duì)空預(yù)器底部煙道檢查，未出現(xiàn)明顯的積灰板結(jié)情況。

3 總結(jié)

空預(yù)器高壓水在線沖洗過程中，機(jī)組不需降負(fù)荷，脫硝裝置不停運(yùn)，NOx排放滿足環(huán)保要求，杜絕了機(jī)組因空預(yù)器堵塞時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的“非計(jì)?！?，確保了機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行。

經(jīng)過在不同機(jī)組多次投運(yùn)空預(yù)器高壓在線水沖洗裝置后，不斷摸索總結(jié)，形成如下經(jīng)驗(yàn)，為有類似問題的電廠提供了一些解決問題的方法。

圖3 空預(yù)器數(shù)據(jù)

（1）選用的高壓水泵揚(yáng)程必須足夠大。

（2）選用的高壓水噴嘴必須耐磨，安裝質(zhì)量要好，使用時(shí)呈線束水柱，流量要小。

（3）建議初次安裝好后進(jìn)行試沖洗，高壓沖洗水呈線束水柱穿透空預(yù)器換熱元件；每次停爐后要進(jìn)行試沖洗，檢查噴嘴是否正常。

（4）空預(yù)器高壓沖洗水應(yīng)選水質(zhì)較好的水作為水源，提高高壓水泵的可靠性。

（5）每次在線沖洗前后，要確認(rèn)空預(yù)器出口煙道是否積灰，如有灰斗機(jī)組，沖洗前應(yīng)停止該空預(yù)器干輸灰，改水力放空積灰，沖洗過程中，排灰口要有負(fù)壓。

（6）空預(yù)器不隔離高壓水在線沖洗機(jī)組應(yīng)在高負(fù)荷下進(jìn)行，建議在90%ECR以上進(jìn)行。

（7）吹灰器處工作壓力低于25 MPa時(shí)，應(yīng)停止高壓水在線沖洗裝置，檢查壓力低的原因。

（8）空預(yù)器高壓水在線沖洗時(shí)，排煙溫度必須大于120 ℃，確保飛灰中水能迅速被蒸發(fā)。

（9）徹底沖通一側(cè)空預(yù)器后再進(jìn)行另一側(cè)空預(yù)器的沖洗。

（10）機(jī)組停運(yùn)后，空預(yù)器冷端高壓水和熱端低壓水一起投運(yùn)沖洗時(shí)，效果更好，空預(yù)器防堵運(yùn)行持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。

［1］ 楊云忠.鍋爐空氣預(yù)熱器換熱元件在線水沖洗技術(shù)探討［J］ .發(fā)電設(shè)備，2007，（4）：273-276.

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［3］ 邢希東.回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器吹灰系統(tǒng)及改進(jìn)經(jīng)驗(yàn)介紹［J］ .鍋爐技術(shù)，2008，（2）：68-74.

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