回转式空气预热器堵灰及腐蚀的原因分析及预防
作者:jnscsh 时间:2021-07-24 08:45:54 浏览次数:次
[摘 要] 对回转式空气预热器堵灰和腐蚀的原因分析,并采取相应的预防措施
[关键词] 空预器 堵灰 腐蚀 原因 措施
一、电厂概况
河北大唐国际唐山热电公司2×300MW燃煤供热机组,采用上海锅炉厂生产的型号为SG1025/17.6-M859,亚临界参数、自然循环、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、摆动式燃烧器四角切圆燃烧,固态排渣、露天布置、全钢结构、燃煤汽包炉。该炉采用豪盾华公司提供的两台受热面回转三分仓再生式空预器,型号为28.5VNT 1900。空预器还配有固定式水洗装置和吹灰装置,在送风机、一次风机的出口风道装有暖风器。
二、空预器堵灰现象
回转式空预器的受热面是由厚度为0.5-1.2mm的薄板轧制成波纹板之后,叠在一起压紧组装而成,当量直径很小(8.6或9.8),流通渠道狭窄,很容易造成积灰和堵塞。大中型电站锅炉设计排烟温度一般低于150-1600C,因而空预器冷端受热面壁温较低,容易结露和腐蚀,使受热面粘污和积灰,影响受热面传热,使金属壁温进一步降低,从而又加剧了低温腐蚀。这种恶性循环使排烟温度不断升高,降低了锅炉运行的经济性,而且还促使烟风道的阻力增加,使引风机负荷增加。堵灰严重时,会造成引风机电流升高,不能维持正常炉膛负压,影响锅炉出力和燃烧,影响锅炉和引风机的安全运行,有时不得不停炉冲洗或带负荷冲洗,严重时导致机组发生RB事故。
三、空预器堵灰及腐蚀的原因分析
1、烟气中含有水蒸气及SO3
燃料中的水份是烟气中的水蒸气的主要来源,烟气中的水份能使烟气露点提高,低温腐蚀加剧,各种原因产生的水份在传热元件上积聚后,将迅速恶化积灰。水膜直接吸收水份、硫酸气和SO2,在灰中一些催化成分的作用下产生硫酸,增强腐蚀。水份渗入灰层,在灰变干后,灰的密度增加,在层层烧结后变成水泥状物质而堵塞通道。因此,各种外部水份是堵灰的催化剂,而通过烧结后的水泥状灰层更不易清除。
硫分高时,低温腐蚀严重,空预器积灰更多,腐蚀金属还会使灰层变硬。一般折算硫分从0.05%升高到0.3%时,露点可从60℃增加到120℃。当折算硫分达0.5%时,烟气露点可达130℃,并随硫分的增加还会进一步提高。燃用较高硫分的燃料,烟气中的SO3气体会和水蒸气结合形成硫酸蒸汽,直接腐蚀金属。腐蚀后的传热元件表面的吸灰能力将增强。腐蚀形成的元件表面的点状坑,也将成为吸灰的起始点,腐蚀产生的水份亦更加剧了这一过程。
2、空预器冷端壁面温度偏低
河北大唐国际唐山热电一号炉在机组正常运行的情况下,如果燃用设计煤种时,空预器的冷端综合温度在各种负荷下都要求高于烟气露点10℃以上,锅炉燃烧所需的空气经过暖风器被加热后再送往空预器,使空预器的冷端综合温度达到设计值138℃以上时,理论上受热面不会发生低温腐蚀。
但由于多方面的原因造成暖风器经常漏风,暖风器被迫停运,同时大量暖风器换热管被加堵处理,导致暖风器换热能力大大降低,再加上冬季外界气温低,送风机入口温度最低时为-10℃,负荷在250MW时的排烟温度只有110℃,低于设计值的121℃,而此时空预器冷端综合温度只有100℃,经常低于硫酸蒸汽露点。由于空预器壁温严重低于烟气中硫酸蒸汽的露点,导致大量的水蒸气及稀硫酸液凝结,又由于烟气中有大量灰份,灰份沉积在壁面时,与水及酸液混合发生化学作用后硬结,最后将大部分空预器堵死,机组被批停运进行水冲洗。
3、机组启停及低负荷运行过程中煤油混烧
锅炉启停及低负荷时投油运行,产生的烟炱、微小油粒及油蒸气,以及燃煤时烟气中未燃尽的炭黑粒子,在到达处于低温区的空预器传热元件中时首先发生凝结,它们的存在将大量吸附烟气中的飞灰粒子使积灰、堵灰加剧。锅炉负荷降低时,空预器区域烟气温度降低,回转式空预器壁温下降,其受热面上的冷凝液体量增加,加速了低温粘结灰的沉积速度,同时使部分原来壁温不低于酸露点的受热面移向低于酸露点的区域,从而扩大了低温粘结灰沉积的区域。如果受热面壁温比酸露点温度高(5~10℃),则不会积低温粘结灰,此时如发生积灰也是松散性积灰。因此,烟气露点温度不仅与低温受热面的腐蚀关系很大,而且和低温粘结灰的形成关系也很大。
四、防止空预器堵灰和低温受热面腐蚀的方法
低温受热面腐蚀和堵灰的根本原因是由于烟气中存在SO3,以及受热面金属壁温低于烟气露点的缘故。因此,要减轻和防止低温腐蚀与堵灰应从以下几方面着手:
1、加强对空预器出、入口差压的监视,发现异常及时采取措施避免堵灰加剧运行中应加强对空预器出、入口一次风、二次风及烟气差压监视,特别是在冬季温度急剧下降时尤其要注意。如果暖风器因故不能正常投运时,调整不当很容易发生空预器冷端低温腐蚀,造成空预器堵塞,如不及时采取措施,堵塞将会越来越严重。由于受热面安装在转子各中隔框内,分高温、中温、低温3层,每层受热面所采用的材料和厚度均不同。因此当发现空预器出、入口一次风、二次风及烟气差压有异常变化时,应加强调整,采取加强吹灰等措施。如采取措施后仍不见好转,确认冷端受热面薄板有可能被腐蚀并开始积灰时,应在停机时及时对冷端受热面进行更换,以确保受热面清洁,防止堵灰加剧,从而保证空预器能够正常运行。
2、将受热面壁温提高到烟气露点以上。从空预器的冷端壁面温度公式(4-1)可知,要提高壁温,就要提高排烟温度及冷空气温度。提高排烟温度可以提高壁温,从而减轻腐蚀,但因此增加了排烟损失,降低了锅炉工作的经济性。提高空预器入口冷空气温度可提高冷端受热面壁温,防止结露腐蚀,在运行中是可以实现的。在运行中根据送风机入口温度及时投入暖风器,并根据负荷的变化保持空预器入口冷风温度在2O℃—5O℃的范围,同时根据排烟温度及时观察暖风器调温风档板的自动调节状况,使其保持合适的开度,以确保空预器冷端温度在规定范围内。
℃ (4-1)
3、加强对暖风器系统的维护,保证暖风器正常投入利用停机的机会对暖风器系统进行彻底改造,避免暖风器在运行中的泄漏现象。在冬季停用暖风器时,一定要对暖风器进行彻底隔绝并进行吹扫,将暖风器内的存水全部清除,以防暖风器被冻裂。在环境温度较低时(气温低于0℃)、锅炉启停炉因负荷较低而导致锅炉热负荷较低时、高压加热器因故停运以及其它各种因素造成排烟温度偏低时,应及时投入暖风器运行,以确保空预器冷端温度在规定范围内。
4、加强空预器吹灰和水洗工作,确保受热面清洁由于空预器的传热元件布置较紧密,烟气中的飞灰易沉积在受热面上,使气体流动阻力增加,严重时甚至会将流通截面完全堵死,影响空预器的正常工作。此外,如果低温受热面积灰也将造成金属壁温更低,硫酸蒸汽能透过灰层扩散到金属壁上,形成硫酸,使积灰变硬,更难清除。因此在运行中应确保空预器吹灰器能够正常投入。吹灰时尽量保持高一点的负荷,以保证受热面一定的壁温。同时吹灰前要将吹灰蒸汽疏水彻底排净,吹灰时吹灰蒸汽应保持足够的过热度,避免湿蒸汽经吹灰器进入空预器从而加剧堵灰。吹灰工作每班必须进行一次。为了保证受热面清洁,空预器还配有固定式水洗装置,当发现空预器有堵塞现象时,可在运行中或停机时对空预器进行水洗。水洗后的空预器经脱水后必须进行彻底干燥,以防空预器再次投运后发生受热面腐蚀。
5、加强燃烧调整,保持适当的过量空气系数,减少SO3的产生。烟气中形成的SO3的多少与燃料硫分、火焰温度、燃烧热强度、燃烧空气量、飞灰性质与数量和锅炉受热面的催化作用等因素有关。运行中保证适当的过量空气系数可以降低烟气中SO3的形成,这样也就控制了硫酸蒸汽的形成,从而最大限度地降低了空预器的腐蚀。
五、结束语
空预器堵灰给锅炉安全运行带来了严重的危协,因此在运行中应加强监视和调整,针对运行中出现的各种现象认真分析,制定出相应的技术措施,保证设备具备良好的状态。只有这样才能够使空预器不发生低温腐蚀,减少堵灰,从而确保锅炉空预器的安全运行。
参考文献:
1、范从振.锅炉原理.北京:中国电力出版社,1986.5
2、范泉桂.锅炉原理.北京:中国电力出版社,2004.1
3、容銮恩.燃煤锅炉机组.北京:中国电力出版社,1998.9
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