基于火电厂深度调峰期间空预器积灰问题探讨

[摘要]：近年来，随着电力交易中深度调峰的市场投入，火力发电厂相继的通过设备改造和运行优化调整，提高机组深度幅度。传统的火电机组，设计时运行最低负荷为额定负荷的60%，深度调峰的市场投入后，在调峰期间，火电机组最低负荷必须要降至48%以下，否则将面临着具额的扣款，造成发电不仅没有收益，还要被罚款的局面，迫使传统的火电机组不得不进入调峰市场，积极推动设备改造和技术更新，且竞争日益激烈。机组深度调峰的同时也对机组的设备造成了一定的影响，锅炉尾部受热面容易发生积灰的问题凸显出来，特别是空预器积灰问题。由于空预器积灰堵塞后不可逆转，并且会越积越严重，从而影响机组带负荷的能力。为了解决这一问题，本文对深度调峰期间空预器积灰的问题进行了研究，提出针对性的运行调整方案或设备改造建议来减少空预器堵塞。 本文以200MW汽轮发电机组的锅炉为例，阐述深度调峰对锅炉尾部受热面特别是空预器的影响进行研究，着力解决深度调峰期间锅炉空预器积灰的问题。

[关键词]：空预器；深度调峰；积灰问题；入口烟温；解决方案

200MW汽轮发电机组的锅炉通常采用超高压参数单锅筒自然循环锅炉，布置为单炉膛，一次中间再热，平衡通风，室内布置，固态排渣。此类型锅炉的空气预热器布置在低温段省煤器之后，是吸收尾部烟气余热加热进入炉膛空气的热交换设备，用来降低烟气温度，提高锅炉效率的设备。因为排烟温度每降低10℃，锅炉效率提高0.7%，影响煤耗1.4g。从经济性上来说，排烟温度越低越好，但对于锅炉设备来讲，排烟温度越低，越容易造成空预器积灰堵塞。200MW汽轮发电机组的锅炉配备为管式空预器，分为上中下三层，每层分为前后左右四个烟道，每个烟道布置5个管箱，管箱采用∅40*1.5m的Q235-A 电焊钢管，每个管箱均为4米高，每个管箱1500根管。

1、火电厂锅炉高再入口的烟温分布

在当前的设备条件下，继续宁燃烧系统摸底测试，分析燃烧过程中烟风系统的烟气场分布，分析是否因为由于燃烧调整不当和烟气流场分布不均匀引起的热偏差，导致锅炉尾部局部低温，形成堵塞，分析是否因为烟气流场分布不均匀导致烟气携带粉尘的能力不同，造成的局部积灰堵塞。燃烧摸底测试期间，进行风扇磨煤机制粉系统诊断及调整，进行燃烧系统诊断及调整，调整了锅炉制粉系统的运行方式和配风方式、对多个负荷的工况下进行了数据采集试验，并通过增加测点的方式进行了烟温校核。增加高再入口烟温测点的方案：在高温再热器入口烟道（横截面尺寸为13660mm×8715mm），按照网格法增加8×3=24个烟温测点，网格法布置测点可以准确得到高再入口的烟温分布特征。测点具体布置下如图1-1所示，测点从炉墙左右侧分别深入，每侧有3层高度，每层高度从左右侧各深入4个深度。新增温度测点应有明确的位置编号（如左1-1、左1-2、左1-4、左1-4等，即从炉膛上部向下数第1层和从炉左侧墙向炉膛中心深入的第1个深度至第4个深度）。安装需要检修配合在高温再热器入口搭设脚手架，并且在左右侧炉墙3层高度对应位置开小孔使同层4根热电偶深入。深入炉膛的热电偶用耐高温不锈钢丝绑扎固定在高温再热器入口管屏上。

图1-1 高再入口烟温测点布置方案图

2、火电厂锅炉入口烟温采集测试方案

在习惯的配风方式下，保持负荷稳定1h后，对新增的高再入口烟温和壁温进行温度采集试验，试验工况为1h。烟温测试结果以下表格。测试结果为：二次风小风门和二次风配风方式进行了优化调整后的结果，不同磨煤机组合方式下的烟气温度场分布基本相同。通过高温再热器处烟气分布分析，锅炉受热面温度场的分布比较均匀，温差在锅炉设计的范围内，但也存在一定的烟温偏差均，均为右侧温度大于左侧温度，热偏差为10.4℃，在高负荷时10℃的烟气温差对机组没有影响，但深度调峰时必须考虑这10℃的温差，因为深度调峰很多参数都是压线运行，10℃的温差，对于空预器两侧的影响不同，长时间运行后，会造成两侧积灰不同，逐渐引起偏差增大，导致一侧空预器堵塞。

3、在检修期间对炉内受热面情况进行检查，分析脱硝系统的投入对锅炉尾部受热面的影响

    锅炉脱硝系统催化剂的网格相较空预器而言面积更小，若因烟气携带能力不够引起的局部堵塞相较于空预器来说，催化剂处更加明显，在机组检修期间对催化剂进行了多次检查，检查发现催化剂层无堵塞现象，说明烟气具备携带飞灰的能力。检修期间检查积灰情况，检查发现积灰部位均为板结积灰，无硫酸氢氨堵塞迹象，清理积灰时发现部分空预器管内有呈泥状积灰，说明空预器堵塞的发生与脱硝系统投运关系不大。

4、 通过试验结果分析锅炉空预器堵塞原因

4.1启停期间煤油混烧时期飞灰具有粘度，如启动时间过长将导致空预器堵塞，机组停机后一般都会进行空预器清灰，所以空预器堵塞一般不考虑停机期间的原因。低负荷时烟气温度低，导致空预器下层管壁温度低于露点温度，烟气中的水蒸气或硫酸蒸汽在受热面上凝结，使飞灰粘结在受热面上，或形成低温粘结积灰，特别是两侧烟气存在温差后，一侧的积灰多、一侧积灰少。积灰多的一侧，空预器阻力增大，导致烟气量越少，偏差越来越大。

4.2低负荷时烟气流速低，又因为微小灰粒与金属表面之间有吸附力，导致烟气带不走积灰，长时间的低负荷运行时也会造成轻微积灰，由于金属表面吸附产生的积灰具有干燥无板结现象，通过空预器检修期间检查，此类型的积灰很少。

5、解决方案

①对锅炉二次风进行改造，加装反切风消除烟气残余旋转，解决烟气偏差问题，防止空预器单侧堵塞严重。②通过投入暖风器和使用烟气再循环的方法，提高空预器入口温度，使空预器管壁温度大于烟气露点温度，解决低温腐蚀问题，在启动阶段和深度调峰前就把暖风器温度提高，做好充足的准备。③改造空预器，改变空预器布置，减少低温腐蚀，减少烟气阻力，减少积灰形成。④深度调峰时，降低深度调峰的幅度，排烟温度不允许时，停止深度调峰。⑤加强空预器吹灰，轻微积灰时，将积灰从附着在管壁的状态变成流动状态。⑥优化锅炉启、停步骤，减少启停阶段煤油混烧时对空预器的堵塞影响。

参考文献

[1]蒋传政.火电厂空预器堵塞问题的处理方法研究[J].中国电业，2021（17）

[2]李向云,王国全.火电厂空预器堵塞原因分析及防范研究[J].当代电力文化，2021（29）

作者简介

罗杰拓，男，汉族，本科学历，1989年出生，工程师，现从事发电厂锅炉运行技术管理工作。