220 t/h鍋爐冷凝水加熱器優(yōu)化改造實踐

劉俊明，張 帥，劉金敬，解華東，劉 永

（萊鋼能源動力廠，山東萊蕪 271104）

1 引言

萊鋼220 t/h鍋爐為江西鍋爐廠設(shè)計的高溫高壓自然循環(huán)單汽包鍋爐，為充分利用煙氣余熱，在鍋爐尾部煙道末級空氣預(yù)熱器下部設(shè)計安裝了一套冷凝水加熱器裝置，原理是將50益的凝結(jié)水通過一旁路引入冷凝水加熱器吸收煙氣熱量后返回至除氧器，通過改變工質(zhì)出口溫度達到降低排煙溫度，提高鍋爐效率的目的。

2 運行情況調(diào)查

鍋爐投產(chǎn)運行初期，鍋爐排煙溫度（冷凝水加熱器上部）在150益，冷凝水加熱器全部投運時，煙道末端排煙溫度可降至90益，遠低于煙氣的露點溫度120益。在鍋爐負荷較低或冬季氣溫較低時，末端最低排煙溫度可降至75益，存在嚴(yán)重的低溫腐蝕現(xiàn)象，長期運行將造成冷凝水加熱器管束壽命降低，引風(fēng)機轉(zhuǎn)子因腐蝕而動平衡失效。

發(fā)現(xiàn)此問題后，為防止鍋爐尾部設(shè)備低溫腐蝕，初期進行如下調(diào)整：

(1)減小冷凝水加熱器入口閥開度，煙氣與凝結(jié)水換熱量減少，末端排煙溫度上升明顯；

(2)焦?fàn)t煤氣燃用量由前期的1.5萬m3/h減至保安量，排煙溫度上升明顯，負荷在180 t/h以上時，可提高排煙溫度約20益，高于酸露點溫度；

(3)鍋爐運行人員對燃燒進行調(diào)整，改變熱風(fēng)出口溫度等措施亦可實現(xiàn)提高排煙溫度的目的，但效果一般。

通過以上調(diào)整措施，鍋爐排煙溫度可以滿足工藝要求，但此時冷凝水加熱器管道存在嚴(yán)重水沖擊現(xiàn)象，且隨著閥門開度的減小，管道振動增大，整個冷凝水加熱器管束及進出水主管水沖擊頻繁，嚴(yán)重威脅冷凝水加熱器運行安全及整個除氧給水設(shè)備的平穩(wěn)運行。

調(diào)整閥門開度期間，除氧器同時存在間歇性振動，振感強烈，除氧器壓力周期性波動，平均周期約3~5 min，壓力在0.3~0.68 MPa之間波動（除氧器0.68 MPa附近安全閥起座，起座后壓力下降，然后壓力重新上升至起座壓力）。

3 冷凝水加熱器水沖擊原因分析及處理

3.1 冷凝水加熱器水沖擊現(xiàn)象及原因分析

3.1.1 水沖擊時現(xiàn)象

(1)冷凝水加熱器投運后，冷凝水加熱器本體及回水管道存在嚴(yán)重水沖擊；鍋爐負荷低時，冷凝水加熱器投入時只能全開閥門方能維持運行，不能通過控制凝結(jié)水量達到控制煙溫的目的；鍋爐負荷高時，相應(yīng)排煙溫度高，冷凝水加熱器入口閥全開，仍存在水沖擊，亦不能正常運行；

(2)低負荷時，冷凝水加熱器投用時只能閥門全開，此時造成排煙溫度過低，遠低于煙氣露點溫度，低溫腐蝕嚴(yán)重；閥門半開半關(guān)狀態(tài)時，除氧器正常運行受影響，間歇性振動猛烈，存在安全隱患；

(3)鍋爐負荷210 t/h，冷凝水加熱器投運后閥門全開時，鍋爐排煙溫度由平均165益降至95益,鍋爐負荷降低時，排煙溫度更低。投運過程中，管道一直存在振動現(xiàn)象，閥門開全后，管道振動仍然嚴(yán)重，無法維持正常運行。

總之，該套裝置僅實現(xiàn)了回收煙氣余熱，卻造成了排煙溫度過低，尾部煙道設(shè)備低溫腐蝕現(xiàn)象，與最初設(shè)計目的不統(tǒng)一。

3.1.2 原因分析

(1)改造前冷凝水加熱器位于8 m層，進水管道口位于4 m層，出水管道由8 m層返回4 m層后重新上升至除氧器層，位于13 m左右，冷凝水加熱器及管道設(shè)備呈一“裝”型，最高點無排氣裝置，冷凝水加熱器及管道內(nèi)存在憋壓現(xiàn)象，待壓力到一定程度時釋放，該釋放點位于除氧器前凝結(jié)水管道，造成管道周期性振動。

(2)冷凝水加熱器入口位于低溫加熱器之前，不能調(diào)節(jié)入口水溫，因冷凝水加熱器出口水溫或排煙溫度異常導(dǎo)致管道振動時，只能通過控制閥門開度進行調(diào)節(jié)，手段單一，效果較差。

(3)鍋爐冷凝水加熱器僅作除氧器輔助進水，鍋爐給水仍以經(jīng)低加后的除鹽水為主，兩路水量偏差巨大，導(dǎo)致經(jīng)冷凝水加熱器換熱后的除鹽水前后溫差達到70益，溫度升至100益以上，汽化現(xiàn)象嚴(yán)重，造成管道三通混合處汽水交匯，造成水沖擊。

3.2 處理措施

為保證設(shè)備正常運行，對設(shè)備進行改造，過程如下：

(1)將出水管道自冷凝水加熱器出口聯(lián)箱直接向上連至除氧器，消除“裝”型管道的弊端，實現(xiàn)冷凝水加熱器向除氧器內(nèi)直接排汽，消除通過冗長管道、然后進入除氧器排汽現(xiàn)狀和水沖擊造成的振動。

(2)將冷凝水加熱器入口管道改至低溫加熱器之后，入口水溫也可實現(xiàn)控制，排煙溫度可實現(xiàn)多重調(diào)節(jié)。

(3)改變給水的主輔方式，以經(jīng)鍋爐冷凝水加熱器換熱后的除鹽水為主要供水管路，原主供水管道僅作輔助或調(diào)節(jié)補充。

改造前后管道走向示意如圖1、2所示。

圖1 改造前管道走向示意圖

圖2 改造后管道走向示意圖

4 實施效果

冷凝水加熱器改造后，于2012年7月重新投運，鍋爐排煙溫度可較好的控制在130益以上，比未投運時降低排煙溫度50益，同時凝結(jié)水水溫可由50益提高至125益左右，煙氣余熱利用效果明顯。與改造前相比，具有以下優(yōu)點：

4.1 徹底解決了冷凝水加熱器投運、退出及鍋爐負荷大幅波動過程中管道振動現(xiàn)象；

4.2 鍋爐排煙溫度可通過控制冷凝水加熱器入口水溫控制，改變了前期僅能依靠控制閥門開度來調(diào)節(jié)排煙溫度的狀況，保證排煙溫度在130益以上，減少了設(shè)備低溫腐蝕；

4.3 除氧加溫用蒸汽比改造前更節(jié)約2 t/h，達到5 t/h；

4.4 改造后，冷凝水加熱器作為除鹽水的主要流經(jīng)設(shè)備，水量不足時由旁路補充，徹底改變了前期僅作為輔助加熱設(shè)備的各種弊病，換熱性能得到了充分利用；

4.5 實現(xiàn)了與低溫加熱器配合投用，共同控制排煙溫度的新功效，調(diào)溫手段更加多樣化；

4.6 改造后鍋爐的熱效率增加約1%~2%，提高了鍋爐經(jīng)濟性；

4.7 豐富了鍋爐余熱余能利用的新形式，為其他鍋爐提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗，粗略估算年效益200萬元以上。

[1]奚士光,吳味隆等.鍋爐及鍋爐房設(shè)備[M].北京:中國建筑出版社,1995.

[2]韓昭滄.燃料及燃燒學(xué)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1994.