降低220 t/h鍋爐低溫過熱器出口溫度研究與應(yīng)用

摘要 本文主要介紹了某臺220 t/h次高溫次高壓燃煤氣鍋爐的試運過程，通過對鍋爐負荷提升受限過程中各項參數(shù)的記錄比較，制定降低低溫過熱器出口溫度的方案，鍋爐實現(xiàn)正常投產(chǎn)。

關(guān)鍵詞 低溫過熱器；換熱面積；蛇形管

中圖分類號 TM621 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-（2012）122-0138-01

某臺220 t/h燃煤氣鍋爐由江西江聯(lián)能源環(huán)保股份有限公司生產(chǎn)制造，本鍋爐為單汽包、自然循環(huán)、集中下降管、倒“U”型布置的全燃高爐煤氣鍋爐，使用焦爐煤氣點火，可摻燒30%（按照熱值比）焦爐煤氣，鍋爐熱效率88.32%。在經(jīng)過承壓部件安裝、水壓試驗、內(nèi)襯保溫、烘爐、煮爐、吹管、沖洗等一系列工作后，鍋爐轉(zhuǎn)入試運行階段，當蒸發(fā)量升至150t/h時，出口蒸汽集箱溫度到達500℃（正常475±5℃），已經(jīng)超溫，且噴水減溫調(diào)節(jié)閥全部打開，仍然無效果。同時由于自制冷凝裝置的投入，出現(xiàn)汽包水位無法控制等一系列問題，被迫停爐。本鍋爐是通過低溫過熱器和高溫過熱器之間的減溫器進行噴水減溫，為此計劃實施降低低溫過熱器出口溫度的改造方案，進而降低過熱器出口溫度，使鍋爐實現(xiàn)正常運行的同時，減少鍋爐噴水時的熱損失，提高鍋爐效率，取得良好效果。

1 過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)工藝簡介

鍋爐系統(tǒng)工藝簡介：凝結(jié)水泵→除氧器→鍋爐給水泵→低溫省煤器→高溫省煤器→汽包→低溫過熱器→減溫器→高溫過熱器→蒸汽集箱→汽輪機。本鍋爐蒸汽溫度調(diào)節(jié)采用給水噴水減溫方式，由噴水減溫器作為調(diào)節(jié)平臺，噴水減溫器由笛形噴管、混合套筒和外殼組成。在減溫水管道上裝設(shè)有流量孔板、調(diào)節(jié)閥、截止閥等。減溫水水源由兩部分組成：一部分為自制冷凝水（水質(zhì)較好）；另一部分為高壓給水，其中自制冷凝水為主調(diào)節(jié)方式，高壓給水供給作為備用、補充。

2 改造方案的確定

根據(jù)鍋爐升負荷時的情況，針對改變噴水調(diào)節(jié)閥的開度，不能最終保持集汽聯(lián)箱過熱汽溫為恒定值，噴水使用量過大，效率降低，鍋爐不能正常運行的情況，特制訂以下方案：

2.1 方案一：減溫管路改造

1）改造高壓給水噴水管路，將原DN32管徑改為DN50，即增加了噴水流量，而且當自制冷凝水未投入時也能實現(xiàn)集汽聯(lián)想過熱汽溫恒定，滿足工藝要求。

2）分析鍋爐汽包水位出現(xiàn)波動較大的原因主要是因為自制冷凝裝置冷卻水源管路與鍋爐調(diào)節(jié)閥組并聯(lián)安裝，當自制冷凝裝置進口閥門和出口閥門打開時，一部分鍋爐給水直接通過自制冷凝器進入鍋爐，將鍋爐給水調(diào)節(jié)閥組旁路，在燃料閥門開度不變的情況下，鍋爐進水流量與蒸發(fā)量出現(xiàn)不平衡，蒸發(fā)量小于給水量，導(dǎo)致汽包水位劇烈變化。為解決這一問題，同時不增加其他管路及調(diào)節(jié)閥門，決定把冷凝裝置冷卻水源進水電動閥門由鍋爐給水調(diào)節(jié)閥組前移至閥組后，原給水閥組后隔離電動閥門只能遠程控制全打開或全關(guān)閉，改造后加裝電動閥門“中?！惫δ?，實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)，此功能可保證在鍋爐給水調(diào)節(jié)閥組穩(wěn)定鍋爐給水供應(yīng)及自制冷凝裝置冷卻水進口閥門和出口閥門全部打開的前提下，能夠?qū)崿F(xiàn)自制冷凝水裝置噴水流量的遠程可調(diào)性，問題得到解決。

2.2 方案二：使用排除法進行綜合分析

排除法1：檢測高爐、焦爐煤氣熱值

鍋爐蒸發(fā)量為150 t/h，而進省煤器的給水溫度不變（104℃），燃料閥門開度與設(shè)計值相當，所以需要對燃氣的熱值進行檢測，如果熱值較高，也會導(dǎo)致燃燒工況相同的情況下過熱器出口溫度升高。經(jīng)過相關(guān)部門鑒定，高爐煤氣熱值為：3650 KJ/Kg，焦爐煤氣熱值為：18260 KJ/Kg，熱值數(shù)符合工藝要求。

排除法2：校核過熱器平均熱負荷

做進一步分析，過熱器出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，可能是低溫過熱器平均熱負荷較高，導(dǎo)致減溫器噴水流量達到設(shè)計極限后，鍋爐主蒸汽出口溫度仍高于額定值。需要校核管屏換熱效率，計算公式如下：

實際平均熱負荷q0（W/m2）

q0=Tg-Ta/{βμ【2δ/λ（β+1））+1/a2】+1/ ad+af}

Tg煙氣溫度；Ta蒸汽溫度；β管子外徑與內(nèi)徑比值；μ熱量均流系數(shù)；δ取0.004；λ金屬導(dǎo)熱系數(shù)；a2蒸汽至壁的放熱系數(shù)；ad煙氣對流放熱系數(shù)；af煙氣輻射放熱系數(shù)

通過查詢焓墑表及相關(guān)資料，計算得出當?shù)蜏剡^熱器出口溫度為389℃時，設(shè)計平均熱負荷結(jié)果為0.76 q0 ，說明實際熱負荷高出設(shè)計負荷約25%，對比后決定在實現(xiàn)方案一的基礎(chǔ)上，割除低溫過熱器中4個回路中的一個回路（蛇形管與集箱連接處進行封堵，材質(zhì)20G-GB5310，管徑￠38*4.5，節(jié)距100 mm），減小低溫過熱器的換熱面積，實現(xiàn)減溫器內(nèi)低過工質(zhì)與減溫水的熱交換平衡，較少減溫噴水流量，達到使鍋爐主蒸汽出口溫度恒定的目的。

3 改造效果

1）方案一：改造后，鍋爐上水時，避免了高壓給水直接通過自制冷凝水裝置進入鍋爐汽包，鍋爐升降負荷時給水流量控制穩(wěn)定，可以通過改變給水閥組后隔離電動閥門開度調(diào)節(jié)實現(xiàn)自制冷凝水裝置的變量運行，另外，不需要增加調(diào)節(jié)設(shè)備，確保了鍋爐安全穩(wěn)定運行。

2）方案二：通過試運前后運行日志及數(shù)據(jù)對比，可以得出結(jié)論，改造后在鍋爐負荷相同或增加的前提下，自制冷凝水噴水量明顯下降，已達到設(shè)計要求，自制冷凝水可以滿足鍋爐滿負荷時集汽箱溫度保持額定值運行，減溫器入口溫度（即：低溫過熱器出口溫度）明顯降低，基本達到設(shè)計值要求。改造后，減少了減溫器中的熱交換損失，提高了鍋爐的經(jīng)濟運行指標，鍋爐熱效率明顯提升，按上述效果的50%計算，熱效率提高了1.44個百分點，鍋爐不但順利進入滿負荷試驗階段，并取得良好效果。過熱器是把飽和蒸汽加熱成具有一定溫度的過熱蒸汽的設(shè)備，飽和蒸汽加熱成過熱蒸汽后，提高了蒸汽在汽輪機中的做功能力，即蒸汽在汽輪機中的有用焓降增加，從而提高了熱機的循環(huán)效率。此外，合理的過熱蒸汽溫度還可降低汽輪機排汽濕度，避免汽輪機葉片被侵蝕，為汽輪機進一步降低排汽壓力及安全運行創(chuàng)造了有利條件。所以過熱蒸汽溫度控制在實際生產(chǎn)運行中非常重要。

4 結(jié)束語

在燃氣鍋爐運行中，過熱蒸汽溫度是一個很重要的控制參

數(shù)。過熱蒸汽溫度是鍋爐運行質(zhì)量的重要指標之一，過熱蒸汽溫度較高，可能造成過熱器蒸汽管道損壞；過熱蒸汽溫度過低，會降低內(nèi)功率。方案實施后，目前220 t/h燃煤氣鍋爐已經(jīng)進入正式投產(chǎn)階段，各項運行指標正常，作為公司的煤氣系統(tǒng)重點建設(shè)項目，它可消耗高爐煤氣約21萬m3/h（純高爐煤氣），同時在焦爐煤氣富裕的情況下，可摻燒30%（按熱值比計算約13萬m3/h）焦爐煤氣，解決了煤氣放散帶來的大量可利用資源損失問題，能夠為公司帶來可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻

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