旋轉(zhuǎn)式暖風(fēng)器在300MW鍋爐中的應(yīng)用

王元雷

(華電章丘發(fā)電有限公司，山東 濟(jì)南 250216)

旋轉(zhuǎn)式暖風(fēng)器在300MW鍋爐中的應(yīng)用

王元雷

(華電章丘發(fā)電有限公司，山東 濟(jì)南 250216)

暖風(fēng)器是燃煤電廠(chǎng)避免鍋爐尾部空氣預(yù)熱器受熱面低溫腐蝕和堵灰的必備輔助設(shè)備。分析了原暖風(fēng)器存在的問(wèn)題，介紹了新型旋轉(zhuǎn)式暖風(fēng)器的特點(diǎn)，結(jié)合其在4號(hào)鍋爐投運(yùn)后的運(yùn)行狀況，指出該旋轉(zhuǎn)式暖風(fēng)器具有運(yùn)行安全可靠、節(jié)能效果突出的優(yōu)點(diǎn)。

暖風(fēng)器；堵灰；旋轉(zhuǎn)式；節(jié)能

0 概述

某發(fā)電廠(chǎng)4號(hào)機(jī)組為300 MW亞臨界機(jī)組，配套上海鍋爐廠(chǎng)1 025 t/h汽包鍋爐，設(shè)計(jì)煤種為煙煤。鍋爐原配有漢口電力設(shè)備廠(chǎng)制造的立式暖風(fēng)器(技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1)，安裝在送風(fēng)機(jī)出口的水平風(fēng)道內(nèi)，風(fēng)道截面尺寸為3 820 mm×4 200 mm，暖風(fēng)器厚度504 mm。一次風(fēng)系統(tǒng)未設(shè)暖風(fēng)器。

表1 原暖風(fēng)器技術(shù)參數(shù)

1 原暖風(fēng)器主要存在問(wèn)題

1.1 頻繁泄漏

由于原暖風(fēng)器自身設(shè)計(jì)原因，在結(jié)構(gòu)上不能吸收熱膨脹，管排間熱膨脹引起焊縫開(kāi)裂，引發(fā)泄漏事故。暖風(fēng)器在投運(yùn)期間經(jīng)常發(fā)生泄漏事故，嚴(yán)重影響了暖風(fēng)器的正常投運(yùn)，導(dǎo)致暖風(fēng)器的投運(yùn)率較低，造成空預(yù)器的低溫腐蝕和嚴(yán)重積灰?，F(xiàn)場(chǎng)情況如圖1所示。

圖1 空預(yù)器本體嚴(yán)重腐蝕

1.2 過(guò)度耗電

暖風(fēng)器年運(yùn)行時(shí)間只有120天左右，但在其停用期間，鍋爐送風(fēng)仍然要通過(guò)暖風(fēng)器，耗費(fèi)了大量的電能。

1.3 嚴(yán)重堵灰

原暖風(fēng)器發(fā)生堵灰的原因在于暖風(fēng)器螺旋肋片管布置相對(duì)較密，設(shè)計(jì)風(fēng)速太低，空氣中的灰塵自然粘附、堆積形成堵塞，如圖2所示。設(shè)計(jì)暖風(fēng)器通風(fēng)阻力為350 Pa，但實(shí)際運(yùn)行中暖風(fēng)器出入口壓差達(dá)到了600 Pa。暖風(fēng)器堵塞后無(wú)法進(jìn)行在線(xiàn)清洗，只能侍機(jī)組停運(yùn)后處理，這不僅使風(fēng)機(jī)電耗大幅上漲，而且導(dǎo)致?tīng)t膛送風(fēng)不足，甚至被迫降負(fù)荷運(yùn)行，造成經(jīng)濟(jì)損失。

圖2 原暖風(fēng)器堵灰

2 旋轉(zhuǎn)式暖風(fēng)器特性

該發(fā)電廠(chǎng)針對(duì)原暖風(fēng)器存在的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)充分調(diào)研，結(jié)合兄弟電廠(chǎng)暖風(fēng)器的運(yùn)行情況，最終選用山東鴻奧電力科技有限公司設(shè)計(jì)制造的旋轉(zhuǎn)式暖風(fēng)器(具體技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2)，并將其應(yīng)用于4號(hào)鍋爐。此種暖風(fēng)器具有可旋性、低阻力、不泄漏和不堵灰等特點(diǎn)。

表2 旋轉(zhuǎn)式暖風(fēng)器技術(shù)參數(shù)

2.1 可旋性

旋轉(zhuǎn)式暖風(fēng)器在運(yùn)行期間，其傳熱面可與二次風(fēng)保持垂直狀態(tài)；停用時(shí)，可將各管箱旋轉(zhuǎn)90°，使風(fēng)道基本成為空風(fēng)道，空氣流動(dòng)阻力接近于0，從而徹底解決暖風(fēng)器流阻過(guò)大影響廠(chǎng)用電的問(wèn)題。此外，減小壓降還可在高負(fù)荷時(shí)避免風(fēng)機(jī)的失速、搶風(fēng)。暖風(fēng)器投運(yùn)時(shí)的設(shè)計(jì)風(fēng)阻小于300 Pa(BMCR工況)，暖風(fēng)器停運(yùn)時(shí)的風(fēng)阻小于25 Pa。

圖3、圖4為旋轉(zhuǎn)式暖風(fēng)器投運(yùn)、非投運(yùn)狀態(tài)。為提高旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的可靠性，每側(cè)風(fēng)道內(nèi)的暖風(fēng)器分成若干個(gè)管組，各管組的管芯與管殼為滑動(dòng)連接，可分別旋轉(zhuǎn)。這種設(shè)計(jì)可以大大減小管箱的旋轉(zhuǎn)扭矩，增強(qiáng)旋轉(zhuǎn)的可靠性和靈活性。

圖3 旋轉(zhuǎn)式暖風(fēng)器投運(yùn)狀態(tài)

圖4 旋轉(zhuǎn)式暖風(fēng)器非投運(yùn)狀態(tài)

2.2 低阻力

旋轉(zhuǎn)式暖風(fēng)器采用較大的橫向節(jié)距、縱向節(jié)距以及翅片間距，形成稀疏管束結(jié)構(gòu)。這樣可基本上解決管束堵灰及阻塞雜物的問(wèn)題，從而消除暖風(fēng)器運(yùn)行期間阻力迅速增大、消耗風(fēng)機(jī)電能的現(xiàn)象。

采用稀疏管束后，可能會(huì)使受熱面的空間密度減小。為補(bǔ)償由此帶來(lái)的傳熱面積的削減，傳熱元件采用強(qiáng)化型鋼-鋁嵌入式翅片管，可使單位空間的傳熱面密度提高1.25倍以上。

2.3 不泄漏和不堵灰

當(dāng)暖風(fēng)器在使用期間進(jìn)行翻轉(zhuǎn)時(shí)，可將沾污的管束迎風(fēng)面變成背風(fēng)面，利用高速空氣的動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)管束沾污、積灰的自動(dòng)清除。旋轉(zhuǎn)式暖風(fēng)器設(shè)計(jì)有3重專(zhuān)門(mén)的熱膨脹吸收結(jié)構(gòu)，可避免由于各傳熱管道之間、管道與集箱之間、集箱與殼體之間熱脹不均造成的焊縫開(kāi)裂和泄漏等問(wèn)題。

3 改造效果

旋轉(zhuǎn)式暖風(fēng)器在4號(hào)爐投運(yùn)后，經(jīng)過(guò)1個(gè)冬季的運(yùn)行，未發(fā)生汽水泄漏、暖風(fēng)器堵塞問(wèn)題，能保證系統(tǒng)長(zhǎng)期持續(xù)運(yùn)行。當(dāng)冬季夜間環(huán)境溫度為-10 ℃時(shí)，暖風(fēng)器出口溫度可提升至30 ℃以上，溫升達(dá)40 K，遠(yuǎn)超過(guò)暖風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)25 K的溫升，有效避免了空預(yù)器的冷端腐蝕及積灰現(xiàn)象。

旋轉(zhuǎn)式暖風(fēng)器投用后，滿(mǎn)負(fù)荷情況下的風(fēng)道阻力實(shí)測(cè)約200 Pa；退出后，暖風(fēng)器增大了風(fēng)道阻力，其值小于75 Pa。根據(jù)公式：送風(fēng)機(jī)有效功率(kW)=風(fēng)機(jī)進(jìn)口流量(m3/s)×風(fēng)機(jī)全壓(kPa)，按暖風(fēng)器改造后風(fēng)阻降低600 Pa計(jì)算，2臺(tái)送風(fēng)機(jī)功率節(jié)省120×0.6×2=144 kW。全年按8個(gè)月暖風(fēng)器不投運(yùn)計(jì)算，可節(jié)電5 760×144=82.9萬(wàn)kWh；按上網(wǎng)電價(jià)0.42元/kWh計(jì)算，年可節(jié)約費(fèi)用34.8萬(wàn)元，即改造投資134萬(wàn)元，約4年收回投資。

4 結(jié)論

旋轉(zhuǎn)式暖風(fēng)器在該電廠(chǎng)4號(hào)鍋爐投運(yùn)后，解決了原暖風(fēng)器堵灰嚴(yán)重、系統(tǒng)風(fēng)阻大、耗電量大及頻繁泄漏等一系列問(wèn)題。旋轉(zhuǎn)式暖風(fēng)器降低了送風(fēng)機(jī)的電耗，保證風(fēng)煙系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。此外，系統(tǒng)改造后持續(xù)投運(yùn)，未因暖風(fēng)器泄漏發(fā)生退出情況，避免了空預(yù)器的低溫腐蝕及積灰等一系列問(wèn)題。鑒于旋轉(zhuǎn)式暖風(fēng)器的以上特點(diǎn)，該改造技術(shù)可在國(guó)內(nèi)發(fā)電廠(chǎng)推廣應(yīng)用。

2016-09-11。

王元雷(1982-)，男，工程師，主要從事火電廠(chǎng)集控運(yùn)行工作，email：enemyoo@126.com。