300MWCFB锅炉空预器积灰原因分析及改进措施

300MWCFB锅炉空预器积灰原因分析及改进措施

刘晓婷

(神华神东电力有限责任公司新疆米东热电厂830019)

摘要:空预器是锅炉的重要组成部分，空预器积灰问题直接影响系统运行效果，积灰将导致锅炉经济指标下降及检修成本上升。本文通过对300MW等级CFB机组空预器存在问题原因进行深刻分析并经过治理，最终消除空预器存在的问题，指标得到了提升。

关键词:300MWCFB锅炉空预器解决措施

概述：某电厂采用东方锅炉厂生产的DG1069/17.4型单汽包、自然循环的循环流化床锅炉。锅炉主要由一个膜式水冷壁炉膛，三台汽冷式旋风分离器和一个由汽冷包墙包覆的尾部竖井(HRA)三部分组成。炉膛内前墙布置有十二片屏式过热器管屏、六片屏式再热器管屏，后墙布置两片水冷蒸发屏。

锅炉共布置有八个给煤口，全部布置于炉前，在前墙水冷壁下部收缩段沿宽度方向均匀布置。炉膛底部是由水冷壁管弯制围成的水冷风室，水冷风室两侧布置有一次热风道，采用从风室两侧进风的方式，空预器一二次风出口均在两侧，一次热风道布置较为简单。炉膛下部左右侧的一次风道内分别布置有两台点火燃烧器，炉膛密相区水冷壁前后墙上还分别各设置了四支床上点火油枪。四个排渣口布置在炉膛后水冷壁下部，分别对应四台滚筒式冷渣器。

炉膛与尾部竖井之间，布置有三台汽冷式旋风分离器，其下部各布置一台“J”阀回料器，回料器为一分为二结构，尾部采用双烟道结构，前烟道布置了二组低温再热器，后烟道从上到下依次布置有两组高温过热器、两组低温过热器，向下前后烟道合成一个，在其中布置有两组螺旋鳍片管式省煤器和卧式空气预热器，空气预热器采用光管式，一二次风道分开布置，沿炉宽方向双进双出。

一、目前空预器存在的主要问题

（一）空预器存在主要起问题

1、停炉检查空预器内部积灰严重且清除积灰后存在低温腐蚀泄漏的情况，造成空预器漏风率在25%以上，严重影响锅炉指标。

2、原锅炉厂设计有空预器下部灰斗，由于未设计气力输灰装置，在基建期时经锅炉厂校核，在省煤器故障状态下、支撑钢结构无法满足满斗湿灰荷载要求，将灰斗取消。投产后造成运行过程中空预器下部积灰严重，造成空预器烟道流场变化及空预器积灰。

3、空预器积灰，造成引风机出力增加，机组带负荷能力受到限制。

（二）原因分析

1.空预器管积灰与基体的成分分析：

空预器表面分为疏松积灰层，致密积灰层，基体。本文依次对三部分进行成分分析。首先刮取空预器低温端表面的疏松积灰，在中国科学院物理研究所采用化学分析法对其进行分析，然后用扫描电镜对致密积灰层和基体区域进行分析。结果如下（重量比）：

根据元素含量可以得出如下几个结论：

（1）表面疏松积灰层中发现了大量的Al、Ca、Si、S的氧化物，这说明燃煤中的Al、Ca、Si、S含量较高，造成烟气中灰分含量高。沉积的硫酸溶液溶解管壁上的氧化膜和金属铁，并与飞灰生成酸性黏结性灰，其成分包括Al2(SO4)3、CaSO4、FeSO4和Fe2(SO4)3。

腐蚀与积灰往往是相互促进的，积灰使传热减弱，受热面壁温降低，而且在350℃以下沉积的灰又能吸收SO2,这将加速腐蚀过程。

（2）疏松积灰层和致密积灰层中均含有较高含量的Na和K,易生成低熔点的硫酸盐，说明燃煤中碱金属含量较高。

（3）表面疏松积灰层中含有微量的N，说明在脱硝过程中可能存在一定的氨逸出。

（4）疏松积灰层中氧含量高，铁含量低，硫含量高，但是在致密积灰层中氧含量变低，铁含量变高，硫含量变低。这说明积灰层对空预器钢管存在强烈的溶解腐蚀。

2.空预器严重积灰与局部腐蚀原因的进一步分析：

综合空预器管的积灰与基体的成分分析结果，以及结合对送检管子及现场管束的观察，我们对空预器发生严重积灰与局部腐蚀原因进行进一步分析如下：

（1）在表面疏松积灰层中发现存在微量N（约0.1%），这证明了脱硝单元存在一定的氨逃逸现象；但在底层的致密积灰层以及基体层并没发现N，这表明氨逃逸对空预器管子的腐蚀影响很小；对空预器管的严重积灰也影响有限。

（2）在各积灰层均含有较高含量的Na和K等碱金属元素；这主要是由于电厂燃料特性决定的。由于电厂燃料中具有较高含量的准东煤、而准东煤是一种典型的高碱煤。高碱煤的飞灰熔点偏低、易发生积灰、堵灰等现象。

（3）在各积灰层和管子基体的S含量都较高，这充分证明空预器发生的局部腐蚀主要是由于低温烟气腐蚀（硫腐蚀）；而低温烟气腐蚀又会反过来加重粘灰、甚至导致严重积灰乃至堵灰等。为防治低温烟气腐蚀与严重积灰，建议将空气预热器的管壁温度尽量控制在酸露点以上。

（4）在致密积灰层中氧含量变低，铁含量变高，硫含量变低，这说明积灰层对空预器钢管存在强烈的溶解腐蚀。同时，也反映出现

有管材耐低温硫腐蚀、抗积灰性能较差。有鉴于此，可适当考虑采用搪瓷钢、外敷涂层（镀层）等措施，强化空气预热器管的耐低温腐蚀、抗积灰性能,同时，提高一二次风温度降低低温腐蚀。

二、改造实施采取的方案

2.1、将低温段空预器下部4排更换为搪瓷空预器管，提高抗腐蚀性能。

2.2、结合烟气余热利用，对暖风器进行改造，提高一、二次风温，布置方式如下：

2.2.1、高尘区布置方式。此种布置是布置在除尘器前，此区域烟温较高，可最大化的吸收烟气余热。即在空预器出口与除尘器间安装低温省煤器进行热交换降低排烟温度。将低温省煤器交换的热量首先加热一、二次风，风温从-15℃加热至53℃后进入原有空预器，有效提高原有空预器的最低壁面温度，从而保证空预器的运行安全，同时，由于进口风温提高，空预期的出口热风温度也会提高，改造后一次风出口热风温度为255℃，二次风出口热风温度为261℃，这对炉膛的燃烧是有着积极正面影响的。

夏季，将回收烟气中的热量用于加热一次风和二次风，风温从23℃加热至70℃后进入原有空预器，剩余热量用于加热6#低加入口温度为90℃的除盐水，把出口水温加热至120℃以上后送回6#低加出口，提高整个系统的热效率。

2.3、恢复空预器下部灰斗，增设空预器下部灰斗气力输灰装置。

2.3.1、系统概述

空预器输灰系统系统布置在锅炉尾部烟道空预器底部，主要用作输送锅炉尾部烟道的积灰。系统由灰斗、手动检修门、伸缩节、进料阀、发送器、进气阀组、补气阀、气动出料阀、补气环、输送管道、库顶切换阀、储气罐、料位计组成。

在系统正常运行过程中，粉煤灰堆积在发送器上方锅炉空预器灰斗处，飞灰在重力作用下，进入发送器中，经过混合装置，通过输送管路进入灰库。每台锅炉尾部共布置两排飞灰输送系统。炉后为第一排，炉前为第二排。每排输送系统由两台发送器组成。每台炉发送器共用一条输灰管道，粉煤灰在重力作用下经过打开的进料阀进入发送器，当发送器中任一料位计被灰覆盖（或者系统认定进料时间已到），发送器上方进料阀将关闭，确认进料阀关到位后，打开出料阀、补气阀、进气阀，灰在与气体混合后进入输灰管道，被输送至灰库。

四、改造后取得的效果

1、通过改造，冬季保证了一、二次风冷风温度，冬季可达到40℃以上，避免了空预器积灰及空预器低温腐蚀。延长了空预器管使用寿命，减少了空预器漏风，空预器漏风率由改造前的25%降低至改造后的5%以内。

2、由于消除空预器积灰及空预器管子低温腐蚀造成泄漏，改造工作的完成还同时降低了机组排烟温度10℃左右。

3、有效消除了空预器下部积灰，烟气流场更加均匀。

改造后空预器积灰情况暖风器出口风温

五、总结

电厂通过将低温段空预器下部4排更换为搪瓷空预器管，有效提高了空预器的抗腐蚀性能；结合烟气余热利用项目，对暖风器进行改造，有效提高了一、二次风温；通过恢复空预器下部灰斗，增设空预器下部灰斗气力输灰装置，有效减少了空预器下部积灰，炉内烟气流场更加均匀。综上，通过对以上设备的改造，有效解决了锅炉空预器现阶段存的问题。