某660MW机组高温热风防堵系统改造方案浅析

王 振，薛方明，刘秀如，孙漪清

(1.湖南华电常德发电有限公司，湖南 常德 415000；2.华电电力科学研究院有限公司北京分院，北京 100160)

湖南某电厂建设有2×660 MW级超超临界燃煤发电机组，同步建设烟气脱硫、脱硝设施。锅炉为超超临界参数变压运行直流炉，锅炉配备两台三分仓式回转式空气预热器。空气预热器主轴垂直布置，烟气和空气以逆流方式换热。#1、#2炉各配备两台一次风机、两台送风机，均为沈阳鼓风机通风设备有限责任公司产品。其中一次风机为双级动叶可调式轴流风机，型号为AST-1900/1400，额定风量90.74 m3/s；送风机为单级动叶可调式轴流风机，型号为ASN-2884/1400，额定风量257.62 m3/s。#1、#2炉一次风机、送风机均配备有热风再循环系统，风源为热二次风。随着电煤价格的持续攀高，为降低公司生产经营成本，采用高硫煤是公司重要降本手段之一[1-2]。但同时由于煤质硫分较高，以及机组超低排放等原因，在机组上SCR后同时也生成硫酸氢铵，硫酸氢铵凝露沉积在空气预热器冷端蓄热元件上，造成空气预热器堵塞，压差升高，风机出力增大。因堵塞问题未解决提高高硫煤掺烧比例受到限制。为了缓解空气预热器堵塞及送风机、一次风机叶轮磨损问题，本方案将采用高温热风防堵系统替代现有的热风再循环系统。

1 高温热风源比较

1.1 采用热一次风作为高温热源

采用热一次风作为热源，从一次风冷端靠扇形板处送入空气预热器内，经过空气预热器蓄热元件后又回到一次风中，与热一次风相混合。高温防堵风在一次风系统中形成了一个内循环，一次风总风量未发生变化，不影响锅炉燃煤所需要的一次风量。但在空气预热器一次风侧增加了循环风量，流速增加通风阻力略有增加，经计算阻力约增加0.26 kPa。目前空气预热器一次风侧实际运行差压为0.6 kPa左右，一次风机满负荷工况时动叶最大开度约40%，一次风机余量能克服系统增加的阻力。

热一次风风温设计THA工况时风温为337℃，风量为279.5 t/h。实际运行时风温为320～330℃，风量为270～280 t/h。采用热一次风直接对冷端蓄热元件局部进行加热，冬季传热温压可达320℃，传热效率高，能快速将冷端蓄热元件加热到需要的温度。

采用热一次风作为高温热源的主要特点：

1) 高温风机需要的压头小。

高温风机需要克服的阻力为高温风系统的阻力与一次风侧空气预热器的阻力，可降低项目投资。

2) 高温风管距离较短。

从热一次风管上取风，高温风机布置在锅炉零米层K3-K4柱之间炉两侧的B2.8与B7.2附近，高温风取风口至高温风机进口位置距离较短，且管路系统现场好布置。

3)传热效率高。

采用热一次风作热源，传热温压大，冬季最大可达320℃，夏季可达310℃，有利于快速加热冷端蓄热元件。

1.2 采用热二次风作为高温热源

因转子旋向为烟气→二次风→一次风→烟气。采用热二次风作为热源，高温风从冷一次风靠扇形板处送入空气预热器内防堵效果好。

从热二次风取风后经过空气预热器蓄热元件后回到一次风中，与热一次风相混合，相当于增加了热一次风量。在一次风总风需求量不变的情况下，一次风机出力可适当降低。但因抽取了一部分热二次风到一次风内，为保证总二次风量不变，必须增加送风机的出力。从送风机运行情况来看，动叶最大开度不到45%，送风机是有余量的。经初步计算，送风机出力能满足要求。

设计THA工况时二次风热风温度为344℃，风量为1585.35 t/h。实际运行时风温为330～340℃，风量为1250～1350 t/h。采用热二次风直接对冷端蓄热元件局部进行加热，冬季传热温压可达330℃，传热效率高，能快速将冷端蓄热元件加热到需要的温度。但因热二次风与冷一次风压力相差较大，额定负荷时压力相差达10 kPa，高温风机需要的压头高，因而对高温风机选择要求很高。

采用热二次风作为高温热源的主要特点：

1) 高温风机压头高。

高温风机的全压必须克服高温风系统阻力、一二次风的差压、一次风侧空气预热器的阻力，对高温风机要求高，项目投资较高。

2) 高温风管距离较长。

从热二次风管上取风，高温风机布置在锅炉零米层K3-K4柱之间炉两侧的B2.8与B7.2附近，高温风取风口至高温风机进口处管道距离较长，且管路系统现场布置不方便。

3) 传热效率高。

采用热二次风作热源，传热温压大，冬季最大可达330℃，夏季可达320℃，有利于快速加热冷端蓄热元件。

1.3 采用高温烟气作为高温热源

采用高温烟气作为高温热源，从空气预热器进口取高温烟气，加热蓄热元件有两种方案选择：

一是从将高温烟气从冷一次风靠扇形板处送入空气预热器内，烟气与冷一次风在蓄热元件内的流向是一致的，最大优点是减少烟气量，可提高一次风温，但因烟气侧与一次风的压力相差很大，高温风机需要克服的阻力很大，高温风机成本很高，且高温风机防磨也需要重点考虑，运行的可靠性较差。

二是从将高温烟气从烟气侧靠一次风扇形板处送入空气预热器内，高温防堵风与烟气流向是相反的，需要单独分隔一个仓室做小循环，高温风机需要克服的阻力相对小一些。高温风机磨损问题需要重点考虑，高温风机成本较高，运行的可靠性较差。

采用烟气作为高温热源传热温压大，但因烟气中含尘浓度高，高温风机叶轮磨损将会很严重，因此不考虑采用高温烟气作高温热源。

1.4 方案论证结论

从防堵系统的可靠性、项目投资、运维成本及现场布置的合理性几个方面综合比较，优选采用方案一，即采用热一次风作为高温热源系统运行的可靠性好，且项目投资与后期运行成本也较低。

2 热风喷射装置的密封问题

热风喷射装置安装在空预器冷端蓄热元件下部的一次风仓内，需要论证喷射装置的密封可行性。

2.1 热风喷射装置与烟气之间的密封可行性

热风喷射装置的安装位置为一次风仓内，紧贴原密封扇形板。由于循环热风的风压远高于烟气压力，因此必须考虑循环热风与烟气之间的密封可行性。

首先，喷射装置将安装于紧靠密封扇形板处，保留利用原密封扇形板的密封结构，因此循环热风与烟气之间的密封结构为借助利用原一次风与烟气之间的密封结构。喷射装置固定于扇形板侧壁，随扇形板一起膨胀。

其次，靠近扇形板处的热风喷射装置增设一道高速风幕，能有效阻隔热风漏入烟气侧。

2.2 热风喷射装置与一次风之间的密封可行性

热风喷射装置与一次风分仓的密封会影响到防堵效果，密封效果越好，通过空预器蓄热元件的循环风量就越大，防堵效果越好。

首先，控制循环风在喷射装置出口位置与原一次风仓的压差不高于1 kPa，减少该部分的漏风量；

其次，热风喷射装置上沿采用齿形迷宫形密封结构，密封间隙与原扇形板的密封间隙一致。热风喷射装置出口内部设置200 mm高的整流格栅，将热风的方向调整为垂直向上的同时还将整个出口截面分隔成若干个小风室，这样可以保证总有大部分风室位于有效密封位置。

综上所述，由于设计循环热风量留有1.3倍的裕量，同时采用上述密封结构后确保热风喷射装置漏到一次风侧的风量小于10%，因此上述密封方案是可行的。

3 结论

通过以上充分论证，本改造工程可行。即采热一次风作为高温防堵系统的热风源，经高温防堵风机和热风喷射装置送回空预器冷端，吹扫冷端蓄热元件，起到防堵的作用。

同时，经勘测现场，热一次风道上有合适的位置抽取热风，高温防堵风机的安装位置便于设置热风输送管道，能满足施工场地要求。

现有风机出力能满足要求，无需更换设备。因此该方案是切实可行的。

存在的问题及建议：

(1)由于需从热一次风母管接出防堵热风管道，经防堵风机送回空预器冷端。管道需利用支吊架安装于锅炉尾部烟道的两侧的位置，对原有通道有一定影响；且管道的安装于防堵风机、热风喷射装置的安装等施工过程不能在运行中进行。因此施工需利用停炉检修的时间。

(2)本工程主要为了解决运行过程中由于进口风温偏低以及原有热风再循环系统造成的空预器堵塞、积灰、积盐及风机磨损的问题，增加热风防堵系统后一次风系统的阻力会略有增加，但不需要更换现有风机可以满足系统需求。同时增加本系统会对排烟温度略有影响，但其影响程度远大于空预器堵塞导致的排烟温度上升，因此系统投运后需要根据季节的变换调整防堵系统风量，在达到防堵效果的同时尽量减少对锅炉效率的影响。