華能丹東電廠2臺350 MW燃煤機組,采用英國Babcock鍋爐廠制造的一次中間再熱、單爐膛、平衡通風自然循環汽包爐。該爐采用2臺受熱面回轉三分倉再生式空氣預熱器,型號為29.5VNT2020。空氣預熱器還配有固定式水洗裝置和吹灰裝置,在送風機的入口裝有暖風器。2000年冬季由于空氣預熱器嚴重堵灰,導致機組被迫停機臨檢。
1 空氣預熱器堵灰現象
運行中,首先發現一次、二次風壓有擺動現象,隨后擺幅逐漸加大,且呈現周期性變化。其擺動周期與空氣預熱器旋轉一周的時間恰好吻合,這說明空氣預熱器有堵塞現象。這是因為當堵塞部分轉到一次風口時,一次風壓開始下降;當堵塞部分轉到二次風口時,二次風壓又開始下降,在堵塞部分轉過之后,風量又開始增大,由于風量的忽大忽小致使送風機發生喘振,送風機失速保護動作,機組發生RB事故。
2 空氣預熱器堵灰及腐蝕的原因分析
2.1 煙氣中含有水蒸汽及SO3
由于煙氣中含有水蒸氣,而煙氣中水蒸汽的露點(即水露點)一般在30~60℃,在燃料中水份不多的情況下,空氣預熱器的低溫受熱面上不會結露。但是在燃燒過程中,燃料中的硫份可能有70%~80%會形成SO2及SO3。其中SO3與煙氣中的水蒸汽形成硫酸蒸汽,而硫酸蒸汽的露點(也叫酸露點或煙氣露點)則較高,煙氣中只要有少量的SO3,煙氣的露點就會提高很多,從而使大量硫酸蒸汽凝結在低于煙氣露點的低溫受熱面上,引起腐蝕。
2.2 空氣預熱器冷端壁面溫度偏低
丹東電廠2臺鍋爐在機組正常運行的情況下,燃用設計煤種時空氣預熱器的冷端壁溫在各種負荷下都將高于煙氣露點10℃以上,如果鍋爐燃燒所需的空氣經過暖風器被加熱到20℃以上再送往空氣預熱器,受熱面便不會發生低溫腐蝕。
但由于多方面的原因造成暖風器經常漏泄,暖風器被迫停運,再加上氣溫低,送風機入口溫度最低時為-21℃,負荷在250MW時的排煙溫度只有71℃(設計值為121℃),此時空氣預熱器冷端綜合溫度只有50℃,冷端壁溫只有27.21℃,不但低于硫酸蒸氣露點,而且低于煙氣中水蒸汽露點。據有關資料介紹,低溫受熱面發生嚴重腐蝕通常在受熱面壁溫低于酸露點30℃左右以及水露點以下2個區域。由于空氣預熱器壁溫嚴重低于煙氣中水蒸汽的露點,導致大量的水蒸汽及稀硫酸液凝結,又由于煙氣中有大量灰份,灰份沉積在壁面時,與水及酸液起化學作用后發生硬結。持續的低溫天氣又使得受熱面積灰日趨嚴重,將大部分空氣預熱器堵死,機組被迫停運。
2.3 空氣預熱器傳熱元件布置緊密
由于空氣預熱器的傳熱元件布置較緊密,煙氣中的飛灰易沉積在受熱面上, 使氣體流動阻力增加,影響空氣預熱器的正常工作。此外低溫受熱面積灰將造成金屬壁溫更低,硫酸蒸汽能透過灰層擴散到金屬壁上,形成硫酸,使積灰變硬,更難清除。
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