达拉特发电厂4号机组空预器故障原因分析及处理.pdf

运行与维护Operation And Maintenance电力系统装备Electric Power System Equipment128丨电力系统装备 2023.62 0 2 3 年第6 期2023 No.61 设备简介及现状达拉特发电厂4号炉空预器型号是2-29-VI（T）-2.83MOD，三分仓容克式空预器。2021年达拉特发电厂4号炉因空预器异常故障多次限制机组出力，2022年全年4号炉因空预器异常发生限负荷次数共有37次，4号炉空预器故障严重影响了4号机组的经济性与安全性。2 空预器故障原因分析现场空预器故障大都出自以下原因：空预器压差异常，空预器电流异常，空预器内部损坏，空预器电气故障。而达拉特发电厂4号机组2022年14月空预器异常达13次之多，其中空预器出入口烟气压差异常故障为10次，占总次数的77%，成为4号机组空预器异常工况首要原因。经分析，空预器出入口前后烟气压差异常原因可能是热工测点不准确，使造成值班员误判断。但是4号机组两侧各3组共计6个测点，并且可以相互参照，6个测点同时不准确几乎是不存在的。同时发现送风量不变时，引风机电流和开度异常增大，这便说明空预器确实是由于堵塞导致前后烟气压差增大，而不是烟气压差测点问题。如果是因氧量测点不准也可能导致风烟系统异常，但氧量测点与尾部烟气中 CO 测点一一对应，具有强对应关系，也可作为辅助判断依据。同时热工人员会对热工测点进行定期较定，均未见异常。故分析达拉特发电厂（达电）#4机组空预器故障产生原因如下：（1）从4号机组锅炉相同负荷下磨组运行方式与SCR（选择性催化还原技术）入口 AB 侧喷氨量的统计来看，上层磨组运行时喷氨量增大。SCR 入口喷氨过量很容易与锅炉尾部烟气中的 SO3反应生成 NH4HSO4，与烟气中灰分混合在空预器冷端附着板结，造成空预器堵塞，使空预器出入口烟温压差增大，对空预器安全运行影响较大。同时引起风烟系统引风机出力增加，不仅使风烟系统电耗增大，而且引、送、一次风机是轴流风机，由于出口烟道 NH4HSO4与烟气灰混合沉积在空预器扇形换热片上，产生烟道阻力变化。当偏离调节特性曲线时，在低负荷低风量工况下极易产生“抢风”与“喘振”，会引起风机周期性振动，损坏轴承。更严重者，会因为风机出力大幅波动造成锅炉炉膛负压波动，锅炉燃烧不稳定，着火点偏移，火焰检测困难，导致锅炉“MFT”（锅炉主燃烧丧失）保护动作，危胁机组安全运行和对设备摘 要空气预热器是提高锅炉热交换性能，降低热量损耗的一种预热设备。空气预热器的作用是将锅炉尾部排出烟气中携带的热量，通过散热片传导到进入锅炉前的空气中，将空气预热到一定的温度。但是锅炉尾部的空预器，通常处于含有水蒸气和硫酸蒸汽的低温烟气区域，工作条件比较恶劣，容易出现低温腐蚀和堵塞，使引风阻力增大。这不但降低了锅炉出力，甚至会造成被迫停炉。关键词空预器；故障；烟气差压；经济性中图分类号TM62 文献标志码A 文章编号1001523X（2023）06012803Cause Analysis and Treatment of Air Preheater Fault in Unit#4 of Dalat Power PlantQIAN Peidong，HAO Quan，WANG Kaiyuan，GUAN Zhicheng，CONG PengchaoAbstractAir preheater is also referred to as air preheater,which is a kind of preheating equipment to improve boiler heat exchange performance and reduce heat loss.The function of the air preheater is to carry the heat carried in the flue gas discharged in the tail flue of the boiler through the heat sink to the air before entering the boiler,and preheat the air to a certain temperature.The air preheater will rotate slowly during operation and transfer heat to the air before entering the boiler through the heat exchange element.But as the air preheater at the tail of the boiler,it is usually a low-temperature flue gas area containing water steam and sulfuric acid steam.The working conditions are relatively harsh,and it is easy to appear low-temperature corrosion and blockage.Increase the wind resistance.It not only reduces the boiler filing force,even cause forced to stop the furnace.Keywordsempty pregenerator;failure;flue gas differential pressure;economy达拉特发电厂4号机组空预器故障原因分析及处理钱培东1，郝全1，王凯元1，关志成1，丛蓬朝2（1.北方联合电力达拉特发电厂，内蒙古达拉特旗014300；2.华能威海发电有限责任公司，山东威海264200）运行与维护Operation And Maintenance电力系统装备Electric Power System Equipment2023.6 电力系统装备丨1292 0 2 3 年第6 期2023 No.6造成损坏。（2）根据达电4号机组达电二期锅炉 SCR 系统使用说明书要求，锅炉最上4层 SOFA（分离燃尽风）风门从负荷160300 MW 时由20%逐渐开至70%，保证锅炉脱硝后烟气中含氮量不大于100 mg/m3。锅炉顶层SOFA 风小风门开度是随着负荷增大开度逐渐增大，而且控制方式为投入自动，当负荷300 MW 时小风门开度在80%，在趋势线上基本是一个正比例关系。综合统计数据的趋势，4号炉 SOFA 风小风门开度与锅炉 SCR 入口喷氨量、炉膛尾部氨逃逸量是强负相关的关系。这是因为 SOFA 风小风门开度越大，炉膛顶部通入风量越多，原则上在炉膛内未完全燃烧的部分在炉膛出口迅速过氧燃烧，减少锅炉尾部烟道烟气中含氧量。但由于机组负荷增涨，启动上层磨组后火焰中心离锅炉炉膛出口下层 SOFA 风门太近，导致对炉膛火焰形成助燃作用，同时由于磨组启动后二次风门由10%15%直接开启到40%70%，最上层磨组通入炉膛冷风量突增，使尾部烟气中含氧量增加，最终导致锅炉 SCR 入口喷氨量增大，其中部分气化氨未与尾部烟气中 NOx结合，以游离的 NH4+形式存在，导致锅炉尾部烟气中氨逃逸量增加，生成 NH4HSO4附着在空预器冷端扇形导热片上。（3）空预器吹灰效果差也是导致空预器前后烟气压差增大的原因之一。会因锅炉尾部烟气中二氧化硫气体与逃逸出的气化 NH3混合作用生成 NH4HSO4，空预器积存灰分和烟气中的灰分与之混合，在空预器冷端扇形换热片上板结，造成空预器冷端堵塞，引起前后压差增大，空预器电流随之增大。根据达拉特发电厂330 MW 集控运行规程（二期）中规定，4号机组锅炉空预器程控吹灰时调整吹灰蒸汽压力1.37 MPa、温度350。而造成空预器吹灰效果差原因多为吹灰蒸汽压力设定较低和吹灰蒸汽带水。吹灰枪在行进过程中进行蒸汽吹灰，吹灰蒸汽在一定压降，吹灰蒸汽压力不足使空预器扇形换热片上附着积灰不能及时清除，而硫酸氢铵与灰尘混合物有一定粘滞性，沉积在空预器冷端扇形换热片上，增加了吹灰难度。同时由于疏水门开启时间不够或开度不足，吹灰蒸汽中也可能含有一定水分。当机组负荷较低时，引风机出力降低时，锅炉尾部烟气流速降低，并在部分空预器换热面上形成涡流迟滞区，不易带走烟气中灰烬，更易使部分受热面积灰。吹灰蒸汽带水会使空预器中烟气的硫化物、氮氧化物遇到烟气中水蒸气冷凝成 NH4HSO4，在空预器冷端受热面与烟气中灰分产生 NH4HSO4板结。（4）锅炉炉膛漏风量大。锅炉漏风量大也会使尾部烟气中含氧量增加，同样，最终导致锅炉 SCR 入口喷氨量增大，尾部烟气中氨逃逸量增加，这种漏风往往是局部烟气中含氧量增加，而整体锅炉尾部烟气中含氧量变化并不明显，如果漏点恰好出现在尾部烟气氧量测点附近，测点处氧量变化较为明显，锅炉尾烟气 SCR 入口调门增加喷氨量来消除氧量变化的影响，会使锅炉尾部烟气中氨逃逸量增加。经调取运行部热试组对#4炉进行的漏风量试验数据中，连续4个季度的试验数据平均 值 为 7.02%、7.36%、7.32%、7.22%，机 组 320 MW负荷时锅炉最大漏风量为7.62%，均小于规程规定的8%，同时达拉特发电厂一直进行精细化喷氨和分区域喷氨治理，所以这个因素并不是影响达拉特发电厂#4机组空预器故障的主导原因。（5）磨组运行方式。根据达拉特发电厂330 MW集控运行规程（二期）规定，4号炉正常运行时磨组3台运行，1台备用，一般情况下为控制锅炉主、再热汽温和烟气出口环保参数，选择运行 ABC 磨煤机组合。不同磨组运行方式对锅炉一次风量和风压有较大影响。上层磨组运行对顶层 SOFA 的过氧燃烧和整体火焰中心有较大影响，会相对增加锅炉烟气中含氧量，运行上层磨组不可壁免地造成锅炉 SCR 入口两侧喷氨量增大，随之锅炉尾部烟气中氨逃逸量增加，影响空预器冷端扇形换热板 NH4HSO4板结，增加空预器故障次数。而达拉特发电厂运行规定，若下层磨组无故障或定期检修，尽量选择运行下层 ABC 磨组组合，每7d 进行 A 磨煤机与 D 磨煤机定期切换运行，运行一次维持10 h。相对运行时间较少，所以整体来说对达拉特发电厂4号机组空预器故障影响较小。3 空预器故障针对性对策（1）提高空预器吹灰压力。提高空预器吹灰压力至2.5 MPa，将疏水时间延长或加上疏水温度测点作为热工吹灰调门开启闭锁条件，防止吹灰蒸汽带水，同时吹灰时将炉膛负压设置为 100 Pa，提高锅炉尾部烟气流速，使空预器灰烬及时被烟气携带，防止与烟气中硫化物、NOx、游离的 HH3结合吸附在空预器冷端换热板上。其优点为可以避免因连续吹灰造成的各种问题，同时也能解决空预器前后烟气压差问题，目标为控制空预器前后烟气压差在合理范围内。但此方案相应的缺点为吹灰时间较长，无法快速解决空预器烟气压差大问题，此方案虽然能够减少喷氨量以及氨逃逸现象，但对于备用磨组有不良影响。如果连续不间断吹灰使空预器前岳烟气压差能快速下降，但缺点是连续不间断吹灰会使空预器部分器件损坏，同时本体吹灰无法满足压力导致结焦积灰现象出现，所以建议今后在空预器冷端积灰和硫酸氢铵板结症结增设气力吹灰气或超声波吹灰器，可进行连续吹灰，防止空预器出入口烟气压差增大。（2）针对磨组运行方式不合理，采用不同负荷对应运行与维护Operation And Maintenance电力系统装备Electric Power System Equipment130丨电力系统装备 2023.62 0 2 3 年第6 期2023 No.6不同磨组运行方式，尽可能的保持下层磨运行，如有两台上层磨运行，及时调整磨组运行方式、煤量及二次风门开度。根据现场实际情况，寻找最小喷氨量对应的不同磨组运行方式及煤量，目标为控制#4炉喷氨量以达到最小氨逃逸量。其优点为可以根据实际情况合理调整。但缺点是需要现场人员