淺析暖風(fēng)器改造對空氣預(yù)熱器運行的影響

摘要：河北大唐國際張家口熱電有限責(zé)任公司2×300 MW機(jī)組鍋爐采用哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的HG-1025/17.5-YM33型鍋爐，每臺鍋爐配置兩臺豪頓華工程有限公司生產(chǎn)的29VNT 2300型三分倉回轉(zhuǎn)容克式空預(yù)器，其配置的暖風(fēng)器可以提高入口風(fēng)溫，但風(fēng)道泄漏后會加劇空預(yù)器污堵速度，因此對一次風(fēng)暖風(fēng)器進(jìn)行了改造，將其移裝至風(fēng)道外，并搭建取風(fēng)口耳房，將一次風(fēng)源由溫度較低的室外風(fēng)改為室內(nèi)風(fēng)，不僅可以提高風(fēng)源溫度，還可以降低檢修難度，保證空預(yù)器的安全穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：暖風(fēng)器;空氣預(yù)熱器;堵塞;移裝

0 引言

300 MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組日常運行時，空氣預(yù)熱器（以下簡稱空預(yù)器）堵塞會引發(fā)一次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)搶風(fēng)，排煙溫度升高等問題，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全穩(wěn)定運行。同時，暖風(fēng)器出現(xiàn)故障會導(dǎo)致空預(yù)器冷端綜合溫度降低，嚴(yán)重威脅空預(yù)器的安全運行。

1 暖風(fēng)器改造背景

1.1? ? 暖風(fēng)器簡介

火電廠空預(yù)器的暖風(fēng)器是利用汽輪機(jī)抽汽加熱空預(yù)器冷端空氣的熱交換設(shè)備，其作用是將外界環(huán)境的冷空氣加熱后再送入空預(yù)器，提高空預(yù)器冷端綜合溫度，避免空預(yù)器冷端受低溫腐蝕。在北方寒冷地區(qū)，鍋爐暖風(fēng)器能否有效穩(wěn)定運行，直接關(guān)系到空預(yù)器能否安全穩(wěn)定運行。

1.2? ? 暖風(fēng)器泄漏的影響

我公司1、2號鍋爐型號為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的HG-1025/17.5-YM33;一次風(fēng)暖風(fēng)器為上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究院的固定式GNWCS-1.0/300-440。自投運以來，暖風(fēng)器疏水管道存在振動現(xiàn)象，隨著外界冷空氣的連續(xù)沖刷，多次造成管道焊口開裂、法蘭墊片滲漏及疏水管道鋼性支架變形等缺陷，且管道彎頭存在腐蝕減薄現(xiàn)象，多次發(fā)生內(nèi)漏、外漏問題。外漏消缺時需在極寒天氣條件下退出暖風(fēng)器運行，造成鍋爐進(jìn)風(fēng)溫度降低，嚴(yán)重影響鍋爐熱效率;同時，空預(yù)器冷端綜合溫度不滿足運行要求，加劇了空預(yù)器換熱元件堵塞的風(fēng)險，并發(fā)生低溫腐蝕，還可能伴隨著堵灰現(xiàn)象的發(fā)生，使風(fēng)機(jī)電耗上升，還可能引起風(fēng)機(jī)出力不足，甚至發(fā)生風(fēng)機(jī)強(qiáng)風(fēng)故障。

若處理暖風(fēng)器故障，則需半側(cè)風(fēng)煙系統(tǒng)停運，將負(fù)荷降低至150 MW以下。缺陷處理過程由于環(huán)境惡劣，風(fēng)道內(nèi)溫度較低，因泄漏結(jié)冰較多，焊接作業(yè)位置較高，給風(fēng)道內(nèi)檢修作業(yè)帶來較大難度，所以存在很大的人身安全隱患。

2 暖風(fēng)器改造方案

2.1? ? 暖風(fēng)器改造方案選取

方案一：對原有暖風(fēng)器進(jìn)行改造，在每組暖風(fēng)器進(jìn)汽管與疏水管加轉(zhuǎn)閥門，當(dāng)暖風(fēng)器泄漏時可立即停運泄漏的暖風(fēng)器組，可保證其他組暖風(fēng)器正常使用，待停機(jī)檢修時維修暖風(fēng)器。

方案二：將暖風(fēng)器移裝至風(fēng)道外，取風(fēng)口處，一旦發(fā)生泄漏，可在不停運風(fēng)機(jī)的條件下對暖風(fēng)器進(jìn)行檢修，縮短停運暖風(fēng)器的時間，減小對空預(yù)器、風(fēng)機(jī)的損害。

2.2? ? 暖風(fēng)器改造實施方案

鑒于我公司的實際情況，本次改造只是針對于一次風(fēng)暖風(fēng)器實施改造。方案一無法準(zhǔn)確有效地判斷出暖風(fēng)器泄漏部位，且停運單組暖風(fēng)器會直接影響暖風(fēng)器效果，故本次改造選取方案二。

3 暖風(fēng)器改造過程

3.1? ? 項目主要技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新點

一次風(fēng)暖風(fēng)器由一次風(fēng)道移裝至取風(fēng)口，并搭設(shè)耳房將一次風(fēng)來源由室外風(fēng)改為室內(nèi)風(fēng)，暖氣水作為一次風(fēng)暖風(fēng)器的熱源，既可以提高一次風(fēng)溫度，又可以有效避免一次風(fēng)暖風(fēng)器泄漏事故的發(fā)生，有效減少了暖風(fēng)器加熱空氣所用的蒸汽量，提高了二次風(fēng)入口風(fēng)溫，緩解了空預(yù)器換熱元件的污堵問題。

3.2? ? 暖風(fēng)器系統(tǒng)改造前后比較

原系統(tǒng)一次風(fēng)暖風(fēng)器安裝在一次風(fēng)道，熱源為高、低壓輔助蒸汽，疏水輸送至定排罐或回收至凝汽器。特點是充分利用抽汽的余熱，且一次風(fēng)暖風(fēng)器熱量較高，可將溫度較低的室內(nèi)風(fēng)加熱至20 ℃以上，但一旦發(fā)生泄漏，檢修難度很大，作業(yè)環(huán)境極為惡劣，存在較大的安全風(fēng)險，且半側(cè)停運風(fēng)機(jī)，嚴(yán)重影響了機(jī)組穩(wěn)定性。

改造后一次風(fēng)暖風(fēng)器移裝至一次風(fēng)取風(fēng)口，并將原先一次風(fēng)暖風(fēng)器汽水系統(tǒng)打堵隔絕。將一次風(fēng)暖風(fēng)器熱源改為廠內(nèi)熱網(wǎng)，并將取風(fēng)口的風(fēng)源由溫度較低的室外風(fēng)改為溫度較高的室內(nèi)風(fēng)，通過暖風(fēng)器的二次加熱，可將空預(yù)器入口風(fēng)溫提升至20 ℃以上，減緩空預(yù)器污堵速度。

4 項目實施效果和經(jīng)濟(jì)效益

4.1? ? 暖風(fēng)器改造可有效提高機(jī)組運行可靠性

經(jīng)過事實驗證，本次改造既可以提高空預(yù)器入口一次風(fēng)溫度至20 ℃，又可以有效避免一次風(fēng)暖風(fēng)器泄漏事故的發(fā)生，防止因暖風(fēng)器搶修帶來的安全風(fēng)險以及經(jīng)濟(jì)損失，減緩空預(yù)器壓差上升速度，降低風(fēng)機(jī)運行電耗，避免了因空預(yù)器壓差高而導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)搶風(fēng)事故，提高了機(jī)組穩(wěn)定性。

4.2? ? 暖風(fēng)器改造可有效提高機(jī)組運行經(jīng)濟(jì)性

本次改造在實現(xiàn)一次風(fēng)溫升的同時，還可以達(dá)到節(jié)能效果，提高了機(jī)組運行經(jīng)濟(jì)性。改造結(jié)束后，選取了工況1、工況2作為改造前后的對比點。兩個工況點室外溫度約為-20 ℃。

工況1：2018-12-28T07：50，通過SIS可查詢歷史數(shù)據(jù)：一次風(fēng)量為267.99 t/h，空預(yù)器一次風(fēng)入口兩側(cè)溫度分別為19.8 ℃、23.6 ℃，室外環(huán)境溫度為-20.26 ℃，高輔蒸汽溫度為287.34 ℃，高輔蒸汽壓力為0.73 MPa，室內(nèi)環(huán)境溫度為13 ℃。

工況2：2016-01-23T23：00，通過SIS可查詢歷史數(shù)據(jù)：一次風(fēng)量為213.98 t/h，空預(yù)器一次風(fēng)入口兩側(cè)溫度分別為21.65 ℃、26.41 ℃，室外環(huán)境溫度為-20.55 ℃，高輔蒸汽溫度為292.74 ℃，高輔蒸汽壓力為0.85 MPa。

設(shè)入口風(fēng)溫為t1，設(shè)出口風(fēng)溫為t2;高輔蒸汽壓力為0.73 MPa時，焓h′=704.73，焓h″=2 765.05;高輔蒸汽壓力為0.85 MPa時，焓h′=732.28，焓h″=2 771.32。

將冷風(fēng)加熱至規(guī)定溫度所需熱量：

Q=G×CP×（t2-t1）

式中，G為空氣質(zhì)量流量，G=292.9 t/h;CP為空氣比熱容，CP=1.005 J/（kg·K）。

蒸汽消耗量g=，鋼材η=0.98。

完成一次風(fēng)暖風(fēng)器改造后取室內(nèi)溫度13 ℃，此時空預(yù)器一次風(fēng)側(cè)入口風(fēng)溫平均為21.7 ℃;未進(jìn)行一次風(fēng)暖風(fēng)器改造前，此時空預(yù)器一次風(fēng)側(cè)入口風(fēng)溫為24.03 ℃，室外環(huán)境溫度為-20.55 ℃。

若忽略暖風(fēng)器，將室內(nèi)風(fēng)由13 ℃加熱至20 ℃以上所需的熱量，一次風(fēng)暖風(fēng)器改造前后節(jié)約溫升為將一次風(fēng)由-20.55 ℃加熱至13 ℃所需的熱量。

由上述公式可得：

g===4.94 t/h

通過計算，可以得出一次風(fēng)暖風(fēng)器改造后可節(jié)約蒸汽用量為4.94 t/h，提高了機(jī)組運行經(jīng)濟(jì)性。

5 結(jié)語

綜上所述，本次改造充分利用冬季鍋爐房12.6 m以上室內(nèi)溫度約為13 ℃的條件，將一次風(fēng)暖風(fēng)器熱源由高輔蒸汽改為廠內(nèi)熱網(wǎng)暖氣水，室內(nèi)風(fēng)通過一次風(fēng)暖風(fēng)器后仍然可加熱至20 ℃以上的溫度，滿足空預(yù)器安全運行條件，并且可以減少約4.94 t/h的高輔蒸汽用量。改造后系統(tǒng)擁有調(diào)節(jié)靈活、隨時投運、簡單實用、提高鍋爐效率等優(yōu)點，在保證暖風(fēng)器作用的同時，還可以降低供電煤耗，減緩空預(yù)器污堵速度，并提高了機(jī)組運行經(jīng)濟(jì)性，起到了節(jié)能作用。

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收稿日期：2020-03-02

作者簡介：張旭（1989—），男，河北張家口人，助理工程師，從事設(shè)備工程部鍋爐點檢工作。