高压柱塞泵在线水冲洗技术在脱硝空预器上的应用

邢希东，程荣新

（1.天津大唐国际盘山发电有限责任公司，天津蓟县301900；2.辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司，辽宁调兵山112700）

高压柱塞泵在线水冲洗技术在脱硝空预器上的应用

邢希东1，程荣新2

（1.天津大唐国际盘山发电有限责任公司，天津蓟县301900；2.辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司，辽宁调兵山112700）

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，解决了回转式空预器突发堵灰的异常情况。针对脱硝空预器堵灰严重的现象，尝试了空预器在线进行高压水冲洗的方法，冲洗效果证明，高压水在线冲洗可使空预器烟气侧的差压下降，解决了空预器的堵灰问题，并提出了防范措施。同时，对采用柱塞式高压泵进行在线水冲洗，提出了冲洗操作时需注意的事项及应用中存在的问题。

空预器；柱塞泵；在线；高压水；冲洗；烟气；差压；注意事项

0 概 述

电力行业是经济发展的先行行业，安全高效和环保是对电力行业的最基本的要求。随着达标环保排放压力的增大，我国规定了单机容量20万千瓦以上、投运年限20年内的现役燃煤机组，需有配套的脱硝设施。目前，我国大容量发电机组中常布置有回转式空气预热器（简称“空预器”）。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。采用配套的脱硝设备后，虽然对空预器本体及吹灰系统进行了相应改造，但脱硝系统投运后，还是加剧了空预器的堵灰现象。空预器堵灰既影响了锅炉设备的运行安全，也增加了设备的能耗，降低了电厂效率。空预器堵灰导致三大风机（送、引风机、一次风机）的电流增大、排烟温度升高，锅炉效率降低。同时，还使送、引风机喘振增加，甚至会引发锅炉RB事故。当堵灰严重时，将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。空预器因堵灰导致差压增大后，传统的蒸汽吹灰或声波吹灰系统已无法发挥明显作用。利用高压冲洗水在线冲洗技术，可降低空预器的差压，成为不停炉在线处理的主要可行手段。现对某型空预器的堵灰原因进行分析，并介绍高压水对空预器进行在线冲洗的成功经验。

1 设备状况

1.1 系统布置

某2×600 MW火电机组采用亚临界压力、一次中间再热、固态排渣、单炉膛、∏型布置、全钢构架悬吊结构、半露天布置、控制循环汽包炉。机组中设置了三分仓回转式空气预热器，平衡通风。6套制粉系统均为正压直吹式的制粉系统，配置了ZGM-123型中速磨煤机。

1.2 脱硝空预器改造

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，需对下游空预器在防止堵塞和冷段清洗方面作特殊设计和改造。改造范围主要包括几个方面。

（1）改造后，空预器的换热面积由4 5032 m2增加到47 189 m2，约增加4.8%；蓄热元件仍维持原来的三段布置，总高度由860 mm增加到1 910 mm，增加约2.7%。

（2）改造后，空预器转动重量的计算值（含驱动装置及顶部轴承箱、驱动轴等）由373.12 t增加为423.23 t，增加约13%；驱动电机功率由9 k W增加至11kW。

（3）采用性能较好的HS7板型的热段元件替代原DU板型，高度由原来的780 mm降低至300 mm。

（4）仍利用原中温段，保持HS7板型不变，高度780 mm不变。

（5）在冷段层，采用HS8板型脱碳钢度搪瓷表面传热元件，高度由原300 mm增加到830 mm。在冷端采用搪瓷表面的传热元件，可隔断腐蚀物（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。搪瓷层的稳定性好，耐磨损，使用寿命长。

（6）在空预器热端，新增1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/高压水作为吹灰介质，新增一套以高压柱塞泵为核心设备的高压水泵系统，供2台空预器共用，可进行在线隔离或非隔离以及离线水冲洗。

1.3 空预器高压水冲洗系统

高压水冲洗时射流集中，水的剪切强度大，对灰垢的清扫能力比蒸汽更强。同时，高压水的流速远小于蒸汽流速，对空预器的动能破坏作用比蒸汽小。因此，大部分脱硝空预器配有高压水冲洗装置，供空预器在线或离线冲洗。某机组采用了3D2A型高压冲洗水泵组，该泵组可在现场集成安装，具有结构紧凑体积小等特点。高压冲洗水泵组的主要参数，如表1所示。空预器高压水冲洗系统布置，如图1所示。

表1空预器高压冲洗水泵组性能参数

图1 空预器高压水冲洗系统布置图

2 空预器差压增长趋势分析

2.1 差压增长趋势分析

3号机组启动至今，运行正常。增加脱硝系统后，对脱硝系统进行了调试，通过环保验收后，开始正常运行。从机组启动至今，2台机组空预器差压的变化趋势图，如图2所示。

图2 机组启动后空预器差压的变化趋势

在满负荷工况下，空预器差压在某年1～3月维持在1.2～5kPa，在该年4月初，随着脱硝设备的正常投运及高负荷季节的到来，空预器差压的增长速度加快；尤其到了该年5月，31号空预器差压从1.5 kPa快速上升至2.7 kPa，32号空预器差压也从1.5 kPa上升至2.1 kPa。经比较可知，随着脱硝设备的正常运行，加快了空预器差压的增长速度，而且31号空预器差压的增长速度和峰值均超过32号空预器。

2.2 空预器堵灰后采取的措施

脱硝设备投运后，因空预器差压的快速增加，采取了针对性的解决措施。

（1）逐步缩短空预器蒸汽吹灰的时间间隔，启动2台空预器连续吹灰。

（2）将2台空预器吹灰阀后的压力从1.0 MPa提高至1.3 MPa。

（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。

采取这些措施后，减少堵灰的效果并不明显，所以，立即开始进行高压水冲洗的准备工作。

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已降低至1.8 kPa的可控范围。

3.1 空预器冲洗效果分析

3.1.1 高压水冲洗过程

根据冲洗系统的要求，空预器在线高压水冲洗时，选择单台空预器进行冲洗。冲洗期间，2台空预器（31号与32号）差压的变化趋势，如图3、图4所示。

图3 冲洗期间31号空预器差压的变化趋势

图4 冲洗期间32号空预器差压的变化趋势

3.1.2 满负荷工况下的冲洗效果

在600 MW满负荷工况下（总风量约1 420 km3/h、总煤量约250 t/h），经空预器在线高压水冲洗，对冲洗前后空预器的差压及风机电流的对比参数，如表2所示。

从表2数据可知，经过在线高压水冲洗后，冲洗的效果很明显。

（1）在600 MW负荷下，31号空预器烟气侧的差压能维持在1.8 kPa以下，32号空预器烟气侧的差压能维持在1.6 kPa以下，在可控范围内。

（2）在满负荷工况下，当空预器烟气侧、空气侧的差压下降后，三大风机的总电流下降约110 A，每小时可节电约1 000 kW·h，节电效果明显。

（3）空预器的差压降至可控范围内，基本消除了引风机喘振、送风机抢风、机组限出力等异常情况，确保了机组安全运行。

4 在线水冲洗时需注意的事项

（1）冲洗前，需首先对高压冲洗系统的高、低压管道进行冲洗，确认高压泵组出入口的软管连接牢固和通畅。

表2 满负荷工况下空预器在线高压水冲洗前后差压及风机电流等参数

（2）检查高压泵组入口处的Y型滤网，清理底部吹灰器高压水入口处的过滤器，确认过滤器的差压未超标，不会引发报警信号。高压柱塞泵入口处滤网冲洗后的效果，如图5所示。

图5 高压柱塞泵入口滤网冲洗后效果图

（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、气动卸荷阀的气源正常、开关试验正常后，放置在全开位置。

（4）确认高压泵组入水口压力大于0.15 MPa（1.5 bar）时，“入口压力低”报警信号消失。手动启动高压水泵，在就地PLC控制中，40 s后电机启动成功，再过40 s后，自动关闭气动卸荷阀。

（5）手动关闭调压截止阀，逐渐对系统加压，让泵的出口处压力大于8 MPa（80 bar），直至使“出口压力低”的报警信号消失。

（6）继续手动调节调压阀，使泵出口压力约为21 MPa（额定值）。

（7）确认底部吹灰器已经退出到位并停止运行，手动停泵的指令发出后，就地PLC自动将气动卸荷阀打开（泵体泄压），延时40 s后，高压水泵电机自动停止。

（8）高压冲洗水系统的起压和泄压，依靠手动调节出口处的压力调整阀和卸荷阀。因此，操作时要关注这2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 冲洗系统存在的问题及解决措施

5.1冲洗流量不足

查阅高压泵组的使用说明书，当泵组压力为22 MPa时，对应的流量为12 m3/h。高压柱塞泵的主要部件布置，如图6所示。经现场实测，冲洗时的实际流量仅4～5 m3/h，说明冲洗水流量远没有达到设计值。分析后，认为吹灰器6个喷嘴可能有部分堵塞。因为空预器的蒸汽吹灰器和高压水吹灰器都采用半伸缩式吹灰器，带有喷嘴的前半部分吹灰管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，更易造成堵塞。

图6 高柱塞泵主要部件布置图

通过咨询，目前安装在空预器高压水吹灰器的喷嘴属于旧式喷嘴，雾化效果和防堵灰性能较差，待停炉后，应对喷嘴进行检查和处理，加装防堵灰装置或更换为新型喷嘴。

需要注意的是，进入空预器的高压冲洗水如果达到设计流量或大幅增加了流量，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幅度，应严格按规定决定是否停止冲洗。

5.2 冲洗水压力低

根据国外泵组运行的经验，当高压水的压力为17.5 MPa时，即可满足在线冲洗的要求，但在国内，已将高压水的压力值定为20 MPa（电机功率90 kW）时，冲洗效果还不明显，将泵出口压力提高至28 MPa（电机功率130 k W）后，冲洗的效果较好。

5.3 需更改冲洗水水源

目前，该高压冲洗系统使用炉侧工业水做为高压冲洗水水源，水中泥沙较多，高压水泵入口处的滤网容易被堵塞（要求泵入口的压力不得低于0.15 MPa）。同时，水质呈弱碱性，不符合设备要求。现已制定了更改水源方案。

6 结 语

在燃煤锅炉机组中，回转式空预器的堵灰现象是比较常见的，现采取在线水冲洗方法，基本上解决了空预器差压高的问题，在线冲洗后的效果明显。确保机组的运行安全，提升了经济效益。

［1］邢希东.回转式空气预热器吹灰系统及改进经验介绍［J］.锅炉技术，2008（02）：68-74.

［2］邢希东.600 MW火电机组降低厂用电率措施［J］.中国电力，2007（09）：60-64.

Application of High-Pressure Piston Pump Online Water Wash Technology in the Denitrification Air Pre-heater

XING Xi-dong1，CHENG Rong-xin2

（1.Tianjin Datang International Panshan Power Generation Co.，Ltd.，Ji County 301900，Tianjin，China；2.LiaoNing Diaobingshang Coalgangue power Plant Co.，Ltd.，Diaobingshan 112700，Liaoning，China）

This paper describes the use of high-pressure piston pump for the core equipment online high-pressure water wash technology achievements，which solves 600MW unit rotary air preheater sudden blockage.As to the ash clogging of the denitrification air preheater，air preheater online high pressure washing method is attempted.The result shows the high pressure water online washing can decrease the pressure difference of air preheater on gas side，resolve the ash blocking.A precaution is proposed.Meanwhile notices and problems of application is proposed when piston pump needs online water washing.

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TM621.7

：A

1672-0210（2015）01-0045-05

2014-09-01

邢希东（1976-），男，高级工程师，大学本科，长期从事火力发电企业生产和节能方面的管理工作。