660 MW 褐煤鍋爐余熱利用系統(tǒng)防凍研究與應(yīng)用

楊興元，賈 東

（京能（錫林郭勒）發(fā)電有限公司，內(nèi)蒙古錫林浩特 026000）

0 引言

某集團(tuán)發(fā)電公司2×660 MW 機(jī)組項(xiàng)目，采用全球首臺(tái)660 MW級(jí)高參數(shù)超超臨界褐煤鍋爐，系某鍋爐廠制造的超超臨界π形鍋爐，鍋爐型式：超超臨界參數(shù)變壓直流爐，前后墻對(duì)沖燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、緊身封閉、全鋼構(gòu)架的π 形鍋爐。本工程煙氣余熱利用系統(tǒng)主要包含空預(yù)器旁路系統(tǒng)、空預(yù)器出口煙氣余熱利用系統(tǒng)?？疹A(yù)器旁路系統(tǒng)沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向分為煙氣加熱給水系統(tǒng)、煙氣加熱凝結(jié)水系統(tǒng)?？疹A(yù)器出口煙氣余熱利用系統(tǒng)布置在空預(yù)器出口和除塵器入口之間，分為凝結(jié)水煙冷系統(tǒng)、熱媒水煙冷系統(tǒng)。系統(tǒng)流程見(jiàn)圖1。

圖1 煙氣余熱利用系統(tǒng)流程

1 運(yùn)行中的問(wèn)題

熱媒水系統(tǒng)冬季嚴(yán)寒期運(yùn)行時(shí)，室外取風(fēng)由于暖風(fēng)器管束管徑較小Φ25×2.5 mm，單管通流截面小，換熱器并列管束多，更容易造成流量不均，某些小管實(shí)際流速遠(yuǎn)低于平均流速，存在送風(fēng)機(jī)出口暖風(fēng)器熱媒水暖風(fēng)器內(nèi)的熱媒水被凍結(jié)，導(dǎo)致熱媒水暖風(fēng)器出現(xiàn)泄漏的問(wèn)題。

熱媒水煙冷器冬季停爐時(shí)模塊內(nèi)的水無(wú)法放凈，下部模塊管組經(jīng)常有被凍裂的問(wèn)題（圖2）。

圖2 管子凍裂情況

2 解決方案

為了有效保障鍋爐尾部高焓值煙氣熱能集合利用系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，不發(fā)生泄漏和凍裂事故，針對(duì)鍋爐尾部煙氣熱能利用系統(tǒng)出現(xiàn)的防凍問(wèn)題，對(duì)熱媒水系統(tǒng)進(jìn)行了部分改造并制定了防凍的技術(shù)措施。

（1）原旋轉(zhuǎn)式熱媒水暖風(fēng)器不變，增設(shè)前置式固定式熱媒水暖風(fēng)器。前置式固定式熱媒水暖風(fēng)器與原旋轉(zhuǎn)式熱媒水暖風(fēng)器串聯(lián)運(yùn)行（圖3）。

圖3 新增固定式暖風(fēng)器

冷風(fēng)先經(jīng)過(guò)固定式熱媒水暖風(fēng)器加熱后，再進(jìn)入原旋轉(zhuǎn)式熱媒水暖風(fēng)器進(jìn)行加熱。熱媒水先經(jīng)過(guò)固定式熱媒水暖風(fēng)器換熱，再進(jìn)入原旋轉(zhuǎn)式熱媒水暖風(fēng)器換熱。

（2）固定式熱媒水暖風(fēng)器采用順流布置，選用Φ38×3 mm 的大管徑。采用順流布置可使最高溫度的熱媒水與最低溫度的冷風(fēng)換熱和選用Φ38×3 mm 的螺旋鰭片管，增強(qiáng)熱媒水暖風(fēng)器的防凍能力，通過(guò)布置將換熱管束水側(cè)流速由原來(lái)的0.4 m/s 提高至0.8 m/s 左右，進(jìn)步一提高防凍能力。

（3）固定式熱媒水暖風(fēng)器設(shè)計(jì)。根據(jù)原熱媒水暖風(fēng)器以往冬季運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度低于-20 ℃二次風(fēng)熱媒水開(kāi)始存在一定的被凍結(jié)風(fēng)險(xiǎn)。一次風(fēng)熱媒水暖風(fēng)器目前還沒(méi)出現(xiàn)過(guò)泄漏的情況。因此，新增的固定式熱媒水暖風(fēng)器應(yīng)確保把冷風(fēng)溫度加熱至-20 ℃以上。

單側(cè)固定式熱媒水暖風(fēng)器選用兩排錯(cuò)列順流螺旋鋁鰭片管換熱器，具體設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1（單臺(tái)設(shè)備）。

表1 兩排錯(cuò)列順流螺旋鋁鰭片管換熱器設(shè)計(jì)參數(shù)

（4）對(duì)1#、2#爐熱媒水煙冷器1、2 號(hào)模塊下5 排管子與原有集箱的連接切割，每個(gè)模塊單側(cè)增加3 個(gè)放水小集箱，小集箱下部接DN50 放水管，3 個(gè)小集箱由一個(gè)手動(dòng)門(mén)控制。

（5）從1#、2#爐20 m 壓縮空氣吹掃手動(dòng)門(mén)后引出管路至熱媒水煙冷器集箱排空一次閥門(mén)后，在熱媒水煙冷器停運(yùn)后，逐個(gè)模塊采用壓縮空氣進(jìn)行反吹掃，快速將水排至放水點(diǎn)。

（6）機(jī)組計(jì)劃性停機(jī)時(shí)，熱媒水暖風(fēng)器系統(tǒng)在機(jī)組較高負(fù)荷下停運(yùn)。停運(yùn)前，投入輔助蒸汽加熱器，逐步停運(yùn)二次風(fēng)暖風(fēng)器、一次風(fēng)暖風(fēng)器，在停運(yùn)部分暖風(fēng)器時(shí)停運(yùn)熱媒水煙冷器。系統(tǒng)停運(yùn)后，迅速采用壓縮空氣反吹掃將水排出。熱媒水煙冷器先進(jìn)行放水，對(duì)于難以排凈的存水，打開(kāi)所有的排氣、放水閥門(mén)，利用煙氣的余熱將換熱器的存水排干凈。

（7）機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)：迅速投入壓縮空氣反吹掃系統(tǒng)盡快將水排出，如風(fēng)機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)下，應(yīng)將暖風(fēng)器轉(zhuǎn)至非工作狀態(tài)。

3 結(jié)束語(yǔ)

鍋爐尾部煙氣熱能利用系統(tǒng)的使用，能降低汽機(jī)熱耗率，提高機(jī)組效率，降低供電煤耗率。能夠提高進(jìn)入空氣預(yù)熱器冷空氣溫度，減少空預(yù)器低溫腐蝕、堵灰、泄漏，提高鍋爐效率。所以尾部煙氣熱能利用系統(tǒng)的防凍工作，有力地保障了機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。