#4炉带负荷能力分析

高健

摘要：某电厂#4锅炉管式空气预热器出现压差增大的现象，导致锅炉带负荷能力降低，本文分析#4锅炉空气预热器压差增大的原因分析，并提出可行性建议。

关键词：管式空气预热器；漏风；堵塞

某#4锅炉是东方锅炉厂为燃用无烟煤而设计生产的超高压中间再热自然循环汽包炉，原设计煤种为山西晋东南无烟煤，于2011年改为烧烟煤以高挥发分的烟煤作为改造设计煤种。2015年完成脱硝改造SCR两层催化剂布置在前烟道框架上，2017年12月的超低排放改造中增至3层催化剂，并在烟道尾部增加了MGGH烟气降温段。

锅炉空气预热器是利用锅炉燃烧后产生烟气的余热加热炉膛燃烧所需要空气的换热设备，是提高锅炉燃烧效率必不可少的设备。云浮电厂#4锅炉是采用管式空气预热器，其工作原理是经过炉膛燃烧产生的高温烟气在管式空气预热器内纵向流动，需要加热的空气从管间横向绕流过管子，烟气和空气进行换热后，再把加热后的空气通过热风管道经过一次风、二次风送入炉膛内参与燃烧。

一、现象数据分析

2018年5月份起云浮电厂#4锅炉的管式空气预热器出现压差增大的现象，导致锅炉带负荷能力受到严重制约，同时造成引风机入口管道出现振动抖动的现象，严重威胁锅炉的安全运行。#4炉90MW负荷时，送风量和引风量电流对比#3锅炉已增大7A、8A左右，引风量已相应提上不少。特别在接近120MW时，此时的引、送风量接近满负荷时的风量，空预器前后的压差至上升至2000Pa左右，其中下层空气预热器出口前/后墙的温度可见只有248/298℃~256/307℃之间。

同期在今年4月从SIS系统中取得的数据观察，数据如下表所示。

4月份中，#4锅炉可以带到130MW负荷，从上表可知此时的4月份引送风量电流都比6月份的引送风量电流稍低，90MW负荷时对比意义比较大（因为高负荷时，为满足氧量条件，一般送风量都要接近额定值，因此电流比较意义不大），从上表可见90MW时，6月份时送风电流比4月份时大了2~5A，引风机电流大了3~7A，空预器压差大了接近400Pa（前墙侧），可见空预器处的堵塞问题增大了。再来对比今年2月份时候的参数。

今年2月9日全天中SIS系统中所取得，当时#4锅炉刚大修启动完毕，大修时对下层空预器进行整组更换并进行漏风试验，因为刚更换的新设备，因此出现漏风的问题可能性并不大，因此从上表参数可知，同样90MW负荷送风机电流只有56/55A，引风机电流68/56A，空预器压差955/796Pa，下层空预器出口前/后墙温度达到271/299℃，而满负荷时送风电流67/67A，引风机电流79/73A，空预器压差1266/1050Pa，下层空预器出口前/后墙温度281/311℃，对比4月份和2月份参数可得，最明显的变化的送风量、引风量不断增大（同90MW负荷时），空预器压差增大，而下层空预器出口前/墙温度的温度反而下降，特别前墙的数值，2月份时下层空预器出口前墙温度90MW负荷时有271℃，而4月份只有260℃，6月份时只有248℃，在130MW负荷时，2月份时下层空预器出口前墙温度有281℃，而4月份只有256℃，6月份时只有256℃，差距十分明显。

同期在2017年6月份，#4锅炉未进行大修改造的参数可见，大修改造前与大修改造后（2018年2月份）在90MW~110MW时送风机与引风机电流差距不大，考虑到2017年6月份为夏季，空气密度较小，2018年2月份为冬季，空气密度较大，因此在满负荷130MW时，2017年6月份引风机电流偏大，但剔除空气密度因素后，对2017年6月份和2018年2月份的数值变化并不大，最主要下层下层空预器出口前墙温度，在2017年6月份，未大修时下层空预器出口前/后墙烟气温度在90MW负荷时数值为267/289℃，2018年2月份大修后，重点是大修时，下层的空气预热器是整组更换过，从大修时更换出来的下层空预器看出来，由于低温腐蚀的原因，下层空预器末端部分管子被腐蚀严重（查拆出来的空预器可知），存在漏风现象。大修后的2月份参数可见下层空预器出口前/后墙烟气温度为271/299℃，可见更换后的空预器，漏风现象的消除了。另外从空预器的压差数值也可以知道，刚更换的空预器不存在堵塞现象，压差值在90MW负荷时为955/796Pa，在130MW时压差值为1266/1050Pa，可见空预器此时比较正常。

二、可能原因分析

从上面四张表格数值来看，制约#4炉带负荷能力的最主要因素是管式空预器的堵塞问题，大修后几个月，特别在2018年4月份、6月份，在90MW负荷时，从送风机、引风机的电流增大来看，以及从下层空预器出口前/后墙烟气温度变化来看，可能在下层空预器出口前墙处存在漏风现象，由于漏风导致漏风处的烟气温度有所下降，在6月份时，90MW负荷时，下层空预器出口前墙烟温只有248℃，对比2月份刚大修后，同样90MW负荷时下层空预器出口前墙烟温只有271℃，差了23℃。根据SCR选择性催化还原反应，在锅炉烟气中还有SO2等气体存在，SCR反应的催化剂通常对SO2等的部分氧化也起到了一定作用，根据下式：SO2+1/2O2=SO3，反应生成的SO3在进一步同SCR反应中未反应的氨反应，会生成硫酸氢氨的物资。根据下式：NH3＋SO3＋H2O=NH4HSO4，而NH4HSO4是一种粘性很大的一种物质，而NH4HSO4的分解温度为230℃，有一种可能是下层空预器出口前墙的漏风，导致烟气温度下降，而在6月份时下层空预器出口前墙烟温只有248℃（测点处），可能在漏风处的烟温比测点处更低，低于NH4HSO4的分解温度，因此在下层空预器出口前墙产生了硫酸氢氨等物质，硫酸氢氨与烟气的粉尘结合，不断地堵塞了管式空气预热器，导致管式空预器的压差不断增大。同时，由于烟温低和SO3等物质存在，出现了继续腐蚀焊接接口的现象。至于为什么会漏风，一种原因可能是，在更换下层管式空预器中的焊接工艺存在问题，在长期的高温烟气冲刷摩擦过程中出现裂缝的现象，导致漏风的现象。

另外，我们从#4炉的排烟温度数值来看出来数据的变化。从排烟温度值可以看出大修后两个月，排烟温度都能达到140℃，而6月份后排烟温度值只有118℃左右，两者相差大30℃左右。

根据上述分析，#4炉空预器存在漏风的可能性较大（特别是A侧）。电除尘乙侧电场可能有积灰，停机需要进行检查和冲洗。

三、处理建议

1、在能满足负荷曲线的情况下，负荷向#3机做适当倾斜，减少#4机带高负荷时间，控制好#4炉风量，防止引风机入口负压超限拉坏管道。

2、随着气温的升高，可以适当开大一次风冷风门，在控制一次风温度不超限的同时，还可以增加进入炉膛风量，缓解#4炉风量偏低的情况。

3、在安全的前提下，适当开大二次风箱总风门，减小空预器出口热风的阻力，提高炉膛带负荷能力。开大二次风总门后，班间要多观察炉膛着火情况，严防回火冲刷管壁，引起炉膛结焦。

4、尽量保持#4炉单侧制粉运行。

4、利用停机机会，对下层空预器焊口做全面检查，并对空预器进行清洗。

5、利用停机机会，检查清洗电除尘电场积灰。

总结

随着对环保的重视，越来越多的电厂进行了超低排放改造。改造后随着锅炉工况的变化，可能会出现制约机组带负荷能力的情况。我们应加强对锅炉参数的分析，合理的配风，防止烟气对尾部烟道的腐蚀。