摘要：介绍了利用以高压柱塞泵为核心设备的在线高压水冲洗技术成果解决600MW机组回转式空预器脱硝突发堵灰加重的异常案例。针对脱硝空预器堵灰严重的情况，大胆尝试进行了空预器在线高压水冲洗，通过冲洗效果分析确认本次高压水在线冲洗使得空预器烟气侧差压下降0.8-1.0Kpa。较为彻底的解决了空预器堵灰的问题并提出了防范措施，同时提出了柱塞式高压泵在线水冲洗系统操作的注意事项以及实际应用中存在的问题，为更好的应用该技术总结了经验。
关键词：空预器改造;：柱塞泵;在线高压水冲洗;烟气差压;注意事项
0.引言
电力行业做为经济发展的先行行业，安全、高效和环保是对电力生产行业的最基本的要求。回转式空气预热器(简称“空预器”)是目前我国大容量发电机组采用的主要型式。回转式空预器的波纹板式蓄热元件被紧密地放置在扇形隔仓内，由于流通空间狭小，很容易造成灰尘的沉积。尤其是国民经济发展“十二五”期间，随着达标环保排放压力增大，国家规定单机容量20万千瓦及以上、投运年限20年内的现役燃煤机组全部配套脱硝设施。虽然在进行脱硝技术改造时对空预器本体及吹灰系统进行了相应改造，但是脱硝系统的投运对加剧空预器堵灰的影响仍然十分明显。空预器堵灰既影响到了锅炉设备的安全，也增加了设备的能耗，降低了发电厂的效率。空预器堵灰导致三大风机(送、引风机、一次风机)电流增大、排烟温度升高，锅炉效率降低，厂用电率升高。同时又增加了送、引风机喘振甚至锅炉RB事故发生的可能、当堵灰严重时，有可能导致机组无法满负荷运行，甚至迫使机组停运检修，对电厂经济性产生严重影响。当运行中空预器因堵灰加重导致差压达到一定数值后，传统的蒸汽吹灰或声波吹灰系统已经无法发挥明显作用。利用高压冲洗水对空预器进行在线冲洗降低空预器差压成为不停炉在线处理的主要可行手段。本文对天津大唐国际盘山发电有些责任公司(以下简称盘山发电公司)空预器堵灰原因及在线高压水冲洗方面的成功经验做以简单介绍。
1.设备概述
1.1机组概述
盘山发电公司2×600MW火电机组是我国华北地区建设投产最早的600MW等级火电机组，工程于1998年10月开工，其中3号机组于2001-12-18正式投产，4号机组于2002-06-05日正式投产，是京津唐电网的主力机组。锅炉为哈尔滨锅炉有限责任公司制造HG-2023/17.6-YM4型锅、亚临界压力、一次中间再热、固态排渣、单炉膛、Π型布置、全钢构架悬吊结构、半露天布置、控制循环汽包炉。采用三分仓回转式空气预热器，平衡通风，6套制粉系统为正压直吹式制粉系统，配置ZGM-123型中速磨煤机。
1.2脱硝空预器改造概述
脱硝SCR反应器投运后，由于氨逃逸的存在，会加剧空预器中温段和冷端的腐蚀和堵灰。因此需要对下游的空预器在防止堵塞和冷段清洗方面作特殊设计和改造。改造范围主要包括：
1)改造后总的换热面积由45032平米增加到47189平米，约增加4.8%;蓄热元件仍维持原来的三段布置，总高度由860mm增加到1910mm，增加约2.7%;
2)改造后空预器的转动重量计算值(含驱动装置及顶部轴承箱、驱动轴等)由373.12吨增加为423.23吨，增加约13%;驱动电机功率由9KW增加至11KW;
3)热段元件采用高吹灰通透性的HS7板型替代原DU板型，高度由原来的780mm减少到300mm;
4)中温段采用利旧原中温段，保持HS7板型不变，高度780mm不变;
5)冷段层采用HS8板型脱碳钢度搪瓷表面传热元件，高度由原300mm增加到830mm。冷端采用搪瓷表面传热元件可以隔断腐蚀物(硫酸氢铵和由SO3吸收水分产生的H2SO4)和金属接触，而且表面光洁，易于清洗干净。搪瓷层稳定性好，耐磨损，使用寿命长;
6)空预器热端新增加一台普通蒸汽吹灰器。冷端吹灰器采用双介质吹灰器，采用蒸汽/高压水做为吹灰介质，新增加一套以高压柱塞泵为核心设备的高压水泵系统两台空预器共用，设计上可以在线隔离/非隔离以及离线水冲洗。
1.3空预器高压水冲洗系统概述
由于高压水射流集中，剪切强度大，对灰垢的清扫能力比蒸汽大的多，同时高压水的流速远小于蒸汽，动能的破坏作用比蒸汽小的多，因此大部分脱硝空预器配有高压水冲洗装置供在线或离线对空预器进行冲洗。豪顿华公司为空预器选择通洁公司的3D2A型高压冲洗水泵组,该泵组在现场集成安装，具有结构紧凑体积小的特点。主要参数如下表：
空预器高压冲洗水系统就地布置如下图：
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2.空预器差压增长趋势分析
2.1差压增长趋势分析
3号机组1月3日启动至今维持正常运行。机组启动后进行脱硝系统调试工作，3月底通过环保验收开始正常运行。从机组启动至今，两台机组空预器差压的变化趋势如下图：
机组启动后满负荷工况空预器差压1月份到3月低维持在1.2-5kPa左右;4月初随着脱硝正常投运、高负荷季节的到来，空预器差压增长速度加快;尤其是5月份，1号空预器差压从1.5kPa快速上涨至2.7kPa;2号空预器差压从1.5kPa快速上涨至2.1kPa。可以得出2个规律一是随着脱硝正常运行，空预器的差压增长速度加快，二是1号空预器差压的增长速度和峰值都比2号空预器高。
2.2空预器堵灰加重后采取的措施
发现空预器差压快速增加后，主要采取了如下的措施：
1)逐步缩短空预器蒸汽吹灰时间间隔，5月中旬两台空预器开始连续吹灰;
2)5月底将两台空预器吹灰阀后压力分别由1.0MPa提高至1.3MPa加强吹灰;
3)适当降低脱硝控制效率，减少喷氨量;
4)积极准备空预器在线高压水冲洗系统的调研和调试工作。
采取上述措施后，效果不明显，立即开始准备进行高压水冲洗工作。
3.空预器在线高压水冲洗分析
盘山发电公司在系统完成分步调试后，制定了严格的技术措施和操作注意事项经过精心准备，对3号机组2台空预器分别进行了两次在线高压水冲洗，效果较为明显，目前满负荷工况空预器差压降低到1.8kPa的可控范围内。
3.1空预器冲洗效果分析
3.1.1高压水冲洗过程根据系统要求，空预器在线高压水冲洗时选择单台空预器进行，2台空预器冲洗期间差压的变化趋势如下图：
3.1.2满负荷工况下冲洗效果
空预器在线高压水冲洗前后，600MW满负荷工况下(总风量均在1420km3/h、总煤量均在250t/h左右)的空预器差压及风机电流对比如下：
从上表数据看出，经过在线高压水冲洗效果明显，具体效果如下：
1)目前600MW负荷下(总煤量250t/h、总风量1420km3/h左右)，31空预器烟气侧差压能维持在1.8kPa以下，32空预器烟气侧差压能维持在1.6kPa以下，基本属于可控范围;
2)空预器烟气侧、空气侧差压下降后，满负荷工况下三大风机总电流下降约110A,每小时节电约1000kWh，节电效果明显;
3)空预器差压降至可控范围，基本消除了引风机喘振、送风机抢风、机组限出力等异常隐患，保证机组运行安全。
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4.利用高压柱塞泵进行在线水冲洗的注意事项
1)高压冲洗系统高、低压管道已经冲洗合格;高压泵组出入口软连接管道牢固通畅;
2)检查确认高压泵组入口Y型滤网，底部吹灰器高压水入口前管道上过滤器已经清理，差压合格未报警;
3)就地确认手动压力调整阀在全开位、溢流阀(或安全阀)在整定位、气动卸荷阀气源正常、开关试验正常后在全开位;
4)确认高压泵组入水口压力大于1.5bar时(“入口压力低”报警消失)，手动启动高压水泵，确定就地PLC控制40S后电机启动成功，再过40S后自动关闭气动卸荷阀;
5)手动关闭调压截止阀手柄，系统逐渐加压，直至泵出口压力大于80bar(“出口压力低”报警消失);
6)继续关小手动调压阀使泵出口压力约21MPa(额定值);
7)高压泵组停止：确认底部吹灰器已经退出到位并停止运行，手动停泵指令发出后，就地PLC自动将气动卸荷阀打开(泵体泄压)后延时40S，高压水泵电机自动停止;
8)高压冲洗水系统起压和泄压主要是靠出口的手动压力调整阀和启动卸荷阀，因此操作时重点关注这两个阀门的动作情况，尤其是启泵前必须确认手动压力调整阀在全开位，防止带压启动;
5.高压水冲洗系统存在的问题及解决
5.1冲洗流量不足
按照高压泵组说明书，22MPa对应的流量应该为12m3/h，现场测量实际流量在4-5m3/h，说明冲洗水流量远没有达到设计值。主要原因和分析认为是吹灰器6个喷嘴有部分堵塞的可能性大。因为空预器的蒸汽吹灰器和高压水吹灰器都采用的是半伸缩式吹灰器，吹灰器的前半部分即带有喷嘴的部分一直处于空预器冷端烟气通道中，并且喷嘴介质方向与烟气逆向，易造成堵塞。
通过向厂家咨询，目前空预器高压水吹灰器的喷嘴属于旧式喷嘴，雾化效果和防堵灰技术相对落后，如有停炉处理机会，将进行喷嘴的检查和处理，更换为新型喷嘴和加装防堵灰装置。
需要注意的是，经过处理进入空预器的高压冲洗水流量如果达到设计流量或大幅增加，在冲洗时应重点监视空预器电流、空预器出口排烟温度等关键参数的变化速度和幅度，应严格按照技术措施的规定决定是否停止冲洗。
5.2冲洗水压力低
虽然豪顿华在欧美地区试验表明，高压水压力17.5MPa即可满足在线冲洗需要，但是国内其他成功进行高压水冲洗的发电公司实际经验表明20MPa压力(电机功率90KW)冲洗是效果不明显，泵出口压力提高至28MPa(电机功率130KW)时冲洗效果较为明显。
5.3冲洗水水源需更改
目前我公司使用炉侧工业水做为高压冲洗水水源，水中泥沙较多高压水泵入口滤网容易堵塞(逻辑要求泵入口压力不得低于0.15MPa)，同时水质呈弱碱性，不符合厂家建议。目前已经制定更改水源方案。
6.结论
采用回转式空预器的燃煤锅炉机组，空预器堵灰是比较常见且运行中不容易解决的问题，本通过采取空预器在线水冲洗，基本解决了差压高的问题，冲洗效果明显，带来一定的安全效益和经济效益。
延伸阅读：
原标题：高压柱塞泵在线水冲洗技术在脱硝空预器上的应用
