论文部分内容阅读
[摘 要]北方联合电力乌拉特发电厂300 MW机组锅炉一、二次风暖风器经常发生泄漏，疏水回收不畅。对其进行改造，将暖风器改为套管结构，更换了换热器，提高了暖风器标高。改造后，空预器入口风温能维持在20℃以上，再未发生暖风器泄漏事故，疏水回收顺畅，且降低了一次风机、送风机的电耗。
[关键词]暖风器；空气预热器；入口风温；换热器；泄漏；疏水回收；标高
中图分类号：文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）21-0000-00
1 引言
北方联合电力乌拉特发电厂2×300 MW机组2号炉为哈尔滨锅炉厂生产的HGl025/17.5一YMⅡ型亚临界自然循环汽包炉，制粉系统为正压直吹式系统。每台锅炉配置2台回转式三分仓空气预热器，在每台空预器一、二次风冷风进口处分别设置暖风器，冬季环境温度较低时加热一、二次风冷风，以提高空预器冷端受热面壁温，防止腐蚀和堵灰。
锅炉一、二次风暖风器设计为铝制翅片管单回程布置，一侧进汽、另一侧出疏水，为典型的“汽一气热交换器”。传热管束（材质为20号钢）沿空气流动方向由若干排组成。热交换过程中管内进口处工质为过热蒸汽.中间工质为饱和的蒸汽和凝结水，出口为凝结疏水。汽侧蒸汽来自电厂辅助联箱。正常运行加热蒸汽压力0.637 MPa，加热蒸汽温度166～300℃。
一次风暖风器布置于空气预热器入口一次风竖直风道内，暖风器截面面积2996mm×1905 mm，厚4mm，长l100mm。二次风暖风器布置于空气预热器入口二次风竖直风道内，暖风器截面面积6950mm×3670mm，厚4mm，长800mm。
电厂运行规程规定，一、二次风温度低于20℃或冷端平均温度低于70℃时应投入暖风器运行。
2 存在的问题
自机组投产运行以来，锅炉暖风器故障率较高，经常发生泄漏，采用堵管的办法解决，反而使暖风器换热效果变。出现的主要问题有：
（1）由于暖风器故障，在环境温度（冷风温度）较低时，空气预热器出口一、二次热风温度低于设计值，增大了空气预热器冷端的低温腐蚀程度。
（2）由于烟气水分增加，灰尘容易粘结在电除尘阴极线上和阳极板上，不容易振打下来。如果电除尘器内温度长期低于设计值，会造成除尘效率下降，并腐蚀除尘器内部部件。
（3））暖风器疏水输送到除氧器，由于暖风器换热管泄漏，进入疏水箱的冷凝水不畅，疏水量少，泵启停频繁，对泵体和电机造成损害。经检查发现发现离心式水泵入口已发生气蚀现象。
3 原因分析
3.1 泄漏
（1）暖风器换热管外侧装有翅片.以加强换热。翅片材料为铝质.采用轧制或焊接工艺由于热胀冷缩的作用，翅片与管子易发生脱落.在局部疲劳应力作用下.产生裂纹。
（2）暖风器换热管结构设计不合理，膨胀量设计不足，造成管材局部热应力加大，导致管束泄漏。
（3）锅炉零米设备布置较紧凑，一、二次冷风道距离短且弯头较多，因此风道将产生较大振动及阻力。而暖风器本体与风道焊接.此振动会传递到暖风器本体上，易使管束在交变应力作用下发生泄漏.
3.2 疏水不畅
疏水箱距离泵的高度必须保证有效的汽蚀高度。暖风器疏水系统未设计自动疏水阀，且设备布置紧凑.疏水箱设计标高较暖风器的疏水口标高高。暖风器标高被限制，造成暖风器疏水不畅.疏水量达不到设计值。同时暖风器的换热能力也受到限制，管系内易发生水冲击.使得管道振动，增大了管道泄漏的可能性。
4 改造措施
4.1 改進结构
暖风器本结构采用内套管加外管翅片（翅片由薄铝片轧制而成），且设计为可抽出形式，似火柴盒抽出式原理，在风道内设计移功轨道，在夏季不需要投运暖风器时，可将暖风器疏水排净，整体抽出，封闭暖风器腔体端盖，使风道阻力减小。
一次风暖风器外管102根，材质为20号钢；内管102根，材质20号钢；每台暖风器沿空气流动方向设计为6排，错列布置。二次风暖风器外管122根，材质20号钢；内管122根，材质20号钢；每台暖风器设计为6排管，错列布置。外管规格直径25mm，厚2mm，内套管内为蒸汽工质，外管与内管之间为汽水两箱工质，外管翅片与空气进行换热。蒸汽工质在翅片管内形成了1个封闭的循环贿赂，蒸汽进口端和冷凝水排放端在同一侧，另一端的内管沿管长方向可自由移动（设计膨胀量30mm），外管在暖风器腔体内打卡固定（设计50mm浮动长度），也可以自由滑动。内管和外管均有足够的膨胀量，使管子所受热应力大大减少。
由于暖风器采用套管结构，实现了汽水分流，蒸汽在内管内流动.凝结水在内外管的环形空间中流动。由于暖风器在插入支撑框架时具有一定的倾斜度，疏水的排放更加畅通。在翅片管出口处，内管为过热蒸汽.环形空间内为冷凝水.出口处的冷凝水经内套管的过热蒸汽加热，温度与饱和水温度偏差较小.传热温差大.换热效果较好。
4.2 更换换热器
重新进行热力计算，一次风暖风器选择STNFQ-1.2/800-940型换热器，换热面积为940m2；二次风暖风器选择STNFQ-1.2/350-440型换热器。
4.3 提高标高
疏水泵安装位置不变，将暖风器提高标高安装，使疏水口标高高于疏水箱正常液位高度.在疏水侧设计安装自动浮球式疏水阀，使疏水合理回收。
2012年，利用锅炉B级检修机会，对暖风器进行了施工改造。检修后机组投运2个月（冬季），空气预热器入口风温可达到并维持在20℃以上，未发生暖风器泄漏事故；疏水回收顺畅。暖风器压降、阻力符合设计要求；降低了一次风机、送风机的耗电量。
5 建议
（1）在大型机组建设设计阶段，应充分考虑好设备布置方式，合理设计设备安装位置及空间，以提高设备及系统利用效率。
（2）加强设备运行维护，在暖风器不投运时，关闭汽门并将疏水排净，定期检查暖风器管束内壁结垢情况。
参考文献
[1] 钱颂文，换热器设计手册[M]，北京：化学工业出版社，2002：18—26.
[2] 中华人民共和国国家发展和改革委员会，DL/T—2008锅炉暖风器[S]，北京：中国电力出版社，2008.
[关键词]暖风器；空气预热器；入口风温；换热器；泄漏；疏水回收；标高
中图分类号：文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）21-0000-00
1 引言
北方联合电力乌拉特发电厂2×300 MW机组2号炉为哈尔滨锅炉厂生产的HGl025/17.5一YMⅡ型亚临界自然循环汽包炉，制粉系统为正压直吹式系统。每台锅炉配置2台回转式三分仓空气预热器，在每台空预器一、二次风冷风进口处分别设置暖风器，冬季环境温度较低时加热一、二次风冷风，以提高空预器冷端受热面壁温，防止腐蚀和堵灰。
锅炉一、二次风暖风器设计为铝制翅片管单回程布置，一侧进汽、另一侧出疏水，为典型的“汽一气热交换器”。传热管束（材质为20号钢）沿空气流动方向由若干排组成。热交换过程中管内进口处工质为过热蒸汽.中间工质为饱和的蒸汽和凝结水，出口为凝结疏水。汽侧蒸汽来自电厂辅助联箱。正常运行加热蒸汽压力0.637 MPa，加热蒸汽温度166～300℃。
一次风暖风器布置于空气预热器入口一次风竖直风道内，暖风器截面面积2996mm×1905 mm，厚4mm，长l100mm。二次风暖风器布置于空气预热器入口二次风竖直风道内，暖风器截面面积6950mm×3670mm，厚4mm，长800mm。
电厂运行规程规定，一、二次风温度低于20℃或冷端平均温度低于70℃时应投入暖风器运行。
2 存在的问题
自机组投产运行以来，锅炉暖风器故障率较高，经常发生泄漏，采用堵管的办法解决，反而使暖风器换热效果变。出现的主要问题有：
（1）由于暖风器故障，在环境温度（冷风温度）较低时，空气预热器出口一、二次热风温度低于设计值，增大了空气预热器冷端的低温腐蚀程度。
（2）由于烟气水分增加，灰尘容易粘结在电除尘阴极线上和阳极板上，不容易振打下来。如果电除尘器内温度长期低于设计值，会造成除尘效率下降，并腐蚀除尘器内部部件。
（3））暖风器疏水输送到除氧器，由于暖风器换热管泄漏，进入疏水箱的冷凝水不畅，疏水量少，泵启停频繁，对泵体和电机造成损害。经检查发现发现离心式水泵入口已发生气蚀现象。
3 原因分析
3.1 泄漏
（1）暖风器换热管外侧装有翅片.以加强换热。翅片材料为铝质.采用轧制或焊接工艺由于热胀冷缩的作用，翅片与管子易发生脱落.在局部疲劳应力作用下.产生裂纹。
（2）暖风器换热管结构设计不合理，膨胀量设计不足，造成管材局部热应力加大，导致管束泄漏。
（3）锅炉零米设备布置较紧凑，一、二次冷风道距离短且弯头较多，因此风道将产生较大振动及阻力。而暖风器本体与风道焊接.此振动会传递到暖风器本体上，易使管束在交变应力作用下发生泄漏.
3.2 疏水不畅
疏水箱距离泵的高度必须保证有效的汽蚀高度。暖风器疏水系统未设计自动疏水阀，且设备布置紧凑.疏水箱设计标高较暖风器的疏水口标高高。暖风器标高被限制，造成暖风器疏水不畅.疏水量达不到设计值。同时暖风器的换热能力也受到限制，管系内易发生水冲击.使得管道振动，增大了管道泄漏的可能性。
4 改造措施
4.1 改進结构
暖风器本结构采用内套管加外管翅片（翅片由薄铝片轧制而成），且设计为可抽出形式，似火柴盒抽出式原理，在风道内设计移功轨道，在夏季不需要投运暖风器时，可将暖风器疏水排净，整体抽出，封闭暖风器腔体端盖，使风道阻力减小。
一次风暖风器外管102根，材质为20号钢；内管102根，材质20号钢；每台暖风器沿空气流动方向设计为6排，错列布置。二次风暖风器外管122根，材质20号钢；内管122根，材质20号钢；每台暖风器设计为6排管，错列布置。外管规格直径25mm，厚2mm，内套管内为蒸汽工质，外管与内管之间为汽水两箱工质，外管翅片与空气进行换热。蒸汽工质在翅片管内形成了1个封闭的循环贿赂，蒸汽进口端和冷凝水排放端在同一侧，另一端的内管沿管长方向可自由移动（设计膨胀量30mm），外管在暖风器腔体内打卡固定（设计50mm浮动长度），也可以自由滑动。内管和外管均有足够的膨胀量，使管子所受热应力大大减少。
由于暖风器采用套管结构，实现了汽水分流，蒸汽在内管内流动.凝结水在内外管的环形空间中流动。由于暖风器在插入支撑框架时具有一定的倾斜度，疏水的排放更加畅通。在翅片管出口处，内管为过热蒸汽.环形空间内为冷凝水.出口处的冷凝水经内套管的过热蒸汽加热，温度与饱和水温度偏差较小.传热温差大.换热效果较好。
4.2 更换换热器
重新进行热力计算，一次风暖风器选择STNFQ-1.2/800-940型换热器，换热面积为940m2；二次风暖风器选择STNFQ-1.2/350-440型换热器。
4.3 提高标高
疏水泵安装位置不变，将暖风器提高标高安装，使疏水口标高高于疏水箱正常液位高度.在疏水侧设计安装自动浮球式疏水阀，使疏水合理回收。
2012年，利用锅炉B级检修机会，对暖风器进行了施工改造。检修后机组投运2个月（冬季），空气预热器入口风温可达到并维持在20℃以上，未发生暖风器泄漏事故；疏水回收顺畅。暖风器压降、阻力符合设计要求；降低了一次风机、送风机的耗电量。
5 建议
（1）在大型机组建设设计阶段，应充分考虑好设备布置方式，合理设计设备安装位置及空间，以提高设备及系统利用效率。
（2）加强设备运行维护，在暖风器不投运时，关闭汽门并将疏水排净，定期检查暖风器管束内壁结垢情况。
参考文献
[1] 钱颂文，换热器设计手册[M]，北京：化学工业出版社，2002：18—26.
[2] 中华人民共和国国家发展和改革委员会，DL/T—2008锅炉暖风器[S]，北京：中国电力出版社，2008.