大型锅炉回转式空气预热器安全经济运行探讨

1/7大型锅炉回转式空气预热器安全经济运行探讨随着现在火力发电的发展，单机容量越来越大，300MW、600MW机组已成为主力机组，900MW机组在上海外高桥电厂已经投产，回转式空预器因其结构紧凑、体积小、金属耗量少、换热效果好而被广泛采用。回转式空预器将低压头、大流量的二次风与高压头、低流量的一次风分别加热，提高了空气的温度，有利于燃料的着火和燃烧，减少燃料不完全燃烧损失，同时降低了排烟温度，提高了锅炉效率。但在现实生产中由于空预器着火、漏风、堵灰及低温腐蚀等问题，严重影响机组的安全经济运行。一、回转式空气预热器的结构回转式空气预热器的传动动力由主、辅电机及气动马达组成。正常运行时由主电机或辅助电机带动转子旋转。当转子慢速旋转时，烟气和空气交替流过传热元件，传热元件从烟气侧吸收并储存热量。然后这部分传热元件受空气流的冲刷，将储存的热量传给空气，从而提高空气的温度。回转式空气预热器大量的高效传热元件紧密地排放在24个扇形分隔仓中。扇形分隔仓和一个中心筒共同组成转子，转子之外有转子外壳，转子外壳的两端与烟风通道相连。该空气预热器还装有各种密封装置。从传热方式来看，主要是以对流传热为主。2/7空气预热器主要由固定部分和转子组成，固定部分包括上下连接板，中心衍架，转子外壳，可调节扇形板等。上下连接板同上下风道相连接。连接的中间部分安装着中心衍架，用以形成三个通道和起固定作用。可调扇形板就安装在中心衍架上。转子的外面是转子外壳，转子外壳的两端同连接烟风道相连安装在中心衍架两端的转子外壳部分称为主座架，其余的转子外壳部分称为侧座架。转子外壳上安装有轴向密封板。转子是由一个中心筒和二十四个模式扇形仓构成的。模式扇形仓共分为冷端、热端和中间层三层。空气预热器上部装有导向轴承，下面装有支撑轴承。二、影响空气预热器安全经济运行的因素1、空预器着火；2、空预器漏风；3、空预器低温腐蚀；4、空预器堵灰。三、预防空预器着火是安全经济运行的重要措施空气预热器着火的主要原因是传热元件积有可燃质，而空预器着火的诱发原因是空预器停转。防止可燃质沉积，及时发现蓄热体可燃质着火，是防止空预器着火烧损的有效防范措施。3/7空气预热器发生着火的原因一是空气预热器的传热元件蓄热体沉积可燃质。煤、油混烧的运行条件蓄热体污染可燃后沉积是必然的。二是空气预热器转子停转发生着火。停转的原因有驱动电机电源失电，转动或传动装置机械卡涩。空预器转子停转后，烟气侧失去冷却，烟气出口温度迅速上升，使冷端（烟气侧）与热端温度基本相同（资料表明，即使有少量的积存可燃质，在条件下即可发生着火），使可燃质在较高温度下氧化发热，使温度继续升高至可燃质着火，进一步发展为蓄热体的金属燃烧造成空预器烧损事故。采取预防的措施1、空预器气动马达完善，并已投入联动备用，在空气预热器主电机、辅电机跳闸的情况下，投入运行。2、进行全面的各部间隙及磨擦情况检查，分析空预器受热变形情况，消除冷热端密封装置磨擦和不平整焊接部位，防止产生卡涩而使转子停转。3、可靠的传动装置电源分布，空预器主电机、辅电机电源分别接在不同的保安母线4、辅助蒸汽系统的设计对空气预热器安全运行的影响空气预热器吹灰器不能达到正常的吹灰要求，特别是中间部位的传热元件，使可燃质沉积，这是造成可燃质4/7沉积着火的重要因素之一。增设专用空气预热器吹灰器蒸气管路,改善吹灰器的吹灰效果，后屏到空预器的吹灰汽原正常运行时要投入，保证吹灰蒸汽参数满足要求油枪雾化所需的雾化蒸汽参数PT250由于辅汽受其他用户影响波动也较大，油枪雾化着火燃烧的效果差使更多的未燃尽的燃油颗粒可燃质从炉膛出来沉积在空气预热器的蓄热体内。这样带来了非常严重的后果，也是造成空气预热器着火的另一重要因素之一。5、采取积极措施，清除蓄热体的污染，增加专用空气预热器蓄热体碱液清洗系统。防止空气预热器着火、烧损，一方面是控制可燃质产生和沉积，一方面是蓄热体的可燃质要清洗干净，采用消防方法是被动的方法，采用碱清洗方法是比较主动和积极的方法。两种方法都采取才是完整的。应该说，空气预热器长时间运行，及运行条件变化，空气预热器蓄热体是有可能污染，并沉积可燃质（油坭）。原系统中，一是吹灰，二是用水冲洗的方法来减少可燃质的沉积，但两种方法均不是很有效的方法。6、增加专用空气预热器消防系统，防止火势扩大。空预器着火后，只有及时大量用水灭火，才有可能保护空气预热器着火，减少损失，其它方法没有效果。原系统中5/7的水冲洗喷嘴管路在着火时可用于喷水灭火，但该管路只在烟气侧转子半径方向冷、热端装设。这种设计的冲洗喷嘴虽可以用于灭火,但空气预热器停转后,失去灭火作用一旦空气预热器着火,采用任何其他办法均不能满足及时的、快速灭火的要求增加专用空预器消防水系统用于空气预热器灭火，在一次风、二次风出口侧，烟气入口侧，增设一环状多喷嘴消防水管路，一旦空气预热器着火，即使停转，其喷水会覆盖整个空预器转子，能有效灭火，减小损失到最低程度。增设空气预热器冲洗水泵，可以满足空气预热器灭火大量用水的要求，也可以满足清洗积灰的要求。使该系统与厂房内消防水系统连接，即使空气预热器冲洗水泵故障等情况下仍可以通过高压消防水泵供水，用于灭火，确保了该系统在各种情况能可靠用于灭火，减小损失，防止火势扩大。实践证明，吹灰器对积灰可燃质，特别是中间层蓄热体可燃质清除效果很差，水冲洗清除可燃质（油垢）基本无效果。所以，空气预热器投入运行及蓄热体污染后要（定期）进行清洗，保持传热元件的清洁，这样可防止着火，可提高传热效果，减小阻力。所以与空气预热器投入运行的同时应设计安装蓄热体（碱）清洗系统。在原设备系统上增加碱液循环清洗系统。碱洗液可采用NA3PO4、NAOH溶液。经碱液箱（新增设）调配浓度及PH符6/7合要求（制定碱洗方案）。加热至80后，盘动空气预热器转子，启动空气预器冲洗水泵进行循环清洗，监督清洗液的浓度的变化，直至蓄热体清洁。7、燃油系统对空预器安全运行的影响点火期间空气量过大，油枪点火及燃烧条件恶化，由于2016T/H锅炉防爆要求最小风量为30额定风量，实际运行为防止MFT动作，一般控制在33左右。同样的油枪用于300MW及以下机组其着火燃烧条件要好些，其锅炉防爆要求最小空气也为30额定风量。额定风量相差近一倍，过多的过量空气在点火初期是不利的，易产生未燃尽的油颗粒，而沉积于空气预热器蓄热体。四、回转式空气预热器漏风控制是经济运行的保障（一）空预器漏风的原因回转式空气预热器较管式空气预热器相比较而言有传热效率高、空气温升大、平均传热温差大、空气阻力小、所占空间小等优点。但由于转子是转动的，而且，烟气和一次风之间，烟气和二次风之间，一、二次风之间均存在压差，因而回转式空气预热器存在如下介质之间的流动（如图1）1、一、二次风侧向烟气侧的漏风。2、空气（烟气）上下端面与扇形板动静面之间因7/7风烟压不同而存在的漏风。3、空气流不经受热面直接从转子的一端跑到另一端的旁路漏风。当锅炉在高、低不同负荷的情况下运行时，回转式空气预热器转子的受热变形是不同，它的