華能丹東電廠2臺350 MW燃煤機組,采用英國Babcock鍋爐廠制造的一次中間再熱、單爐膛、平衡通風(fēng)自然循環(huán)汽包爐。該爐采用2臺受熱面回轉(zhuǎn)三分倉再生式空氣預(yù)熱器,型號為29.5VNT2020??諝忸A(yù)熱器還配有固定式水洗裝置和吹灰裝置,在送風(fēng)機的入口裝有暖風(fēng)器。2000年冬季由于空氣預(yù)熱器嚴(yán)重堵灰,導(dǎo)致機組被迫停機臨檢。
1 空氣預(yù)熱器堵灰現(xiàn)象
運行中,首先發(fā)現(xiàn)一次、二次風(fēng)壓有擺動現(xiàn)象,隨后擺幅逐漸加大,且呈現(xiàn)周期性變化。其擺動周期與空氣預(yù)熱器旋轉(zhuǎn)一周的時間恰好吻合,這說明空氣預(yù)熱器有堵塞現(xiàn)象。這是因為當(dāng)堵塞部分轉(zhuǎn)到一次風(fēng)口時,一次風(fēng)壓開始下降;當(dāng)堵塞部分轉(zhuǎn)到二次風(fēng)口時,二次風(fēng)壓又開始下降,在堵塞部分轉(zhuǎn)過之后,風(fēng)量又開始增大,由于風(fēng)量的忽大忽小致使送風(fēng)機發(fā)生喘振,送風(fēng)機失速保護動作,機組發(fā)生RB事故。
2 空氣預(yù)熱器堵灰及腐蝕的原因分析
2.1 煙氣中含有水蒸汽及SO3
由于煙氣中含有水蒸氣,而煙氣中水蒸汽的露點(即水露點)一般在30~60℃,在燃料中水份不多的情況下,空氣預(yù)熱器的低溫受熱面上不會結(jié)露。但是在燃燒過程中,燃料中的硫份可能有70%~80%會形成SO2及SO3。其中SO3與煙氣中的水蒸汽形成硫酸蒸汽,而硫酸蒸汽的露點(也叫酸露點或煙氣露點)則較高,煙氣中只要有少量的SO3,煙氣的露點就會提高很多,從而使大量硫酸蒸汽凝結(jié)在低于煙氣露點的低溫受熱面上,引起腐蝕。
2.2 空氣預(yù)熱器冷端壁面溫度偏低
丹東電廠2臺鍋爐在機組正常運行的情況下,燃用設(shè)計煤種時空氣預(yù)熱器的冷端壁溫在各種負荷下都將高于煙氣露點10℃以上,如果鍋爐燃燒所需的空氣經(jīng)過暖風(fēng)器被加熱到20℃以上再送往空氣預(yù)熱器,受熱面便不會發(fā)生低溫腐蝕。
但由于多方面的原因造成暖風(fēng)器經(jīng)常漏泄,暖風(fēng)器被迫停運,再加上氣溫低,送風(fēng)機入口溫度最低時為-21℃,負荷在250MW時的排煙溫度只有71℃(設(shè)計值為121℃),此時空氣預(yù)熱器冷端綜合溫度只有50℃,冷端壁溫只有27.21℃,不但低于硫酸蒸氣露點,而且低于煙氣中水蒸汽露點。據(jù)有關(guān)資料介紹,低溫受熱面發(fā)生嚴(yán)重腐蝕通常在受熱面壁溫低于酸露點30℃左右以及水露點以下2個區(qū)域。由于空氣預(yù)熱器壁溫嚴(yán)重低于煙氣中水蒸汽的露點,導(dǎo)致大量的水蒸汽及稀硫酸液凝結(jié),又由于煙氣中有大量灰份,灰份沉積在壁面時,與水及酸液起化學(xué)作用后發(fā)生硬結(jié)。持續(xù)的低溫天氣又使得受熱面積灰日趨嚴(yán)重,將大部分空氣預(yù)熱器堵死,機組被迫停運。
2.3 空氣預(yù)熱器傳熱元件布置緊密
由于空氣預(yù)熱器的傳熱元件布置較緊密,煙氣中的飛灰易沉積在受熱面上, 使氣體流動阻力增加,影響空氣預(yù)熱器的正常工作。此外低溫受熱面積灰將造成金屬壁溫更低,硫酸蒸汽能透過灰層擴散到金屬壁上,形成硫酸,使積灰變硬,更難清除。