鍋爐風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的改造

鍋爐風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的改造

1空預(yù)器現(xiàn)狀及問題沙角b處理廠2號350mw機組鍋爐由日本ihi公司開發(fā)，采用氨基丙烯酸回轉(zhuǎn)式兩載機（空氣預(yù)器）。傳輸元件由四個層組成，大約五個方向表和40個周向表。傳動裝置由一臺機車、減速箱、齒輪和傳動裝置組成。煙氣與空氣流通截面積之比為55:45,風(fēng)罩轉(zhuǎn)速為1.32r/min,配有蒸汽吹灰和消防水沖洗裝置?？疹A(yù)器主要設(shè)計參數(shù):型號Vu10.6/0.9+0.9+0.9+0.3c,定子直徑10600mm,傳熱元件總高3000(900+900+900+300)mm,煙氣進、出口溫度365℃、123℃(修正值),空氣進出、口溫度29℃、342℃,漏風(fēng)率:7.1%,煙氣側(cè)壓差1300Pa。自1987年機組投產(chǎn)后,空預(yù)器主要存在以下問題:(1)阻力大幅增加空預(yù)器設(shè)計煙氣壓差為1.27kPa,在投運不到半年,堵灰壓差上升到2.35kPa,其后每隔2～3個月就必須停爐兩天進行水洗,嚴(yán)重降低了鍋爐的可用率。(2)換熱元件堵灰和腐蝕嚴(yán)重1988年9月,2號爐空預(yù)器停爐檢查發(fā)現(xiàn)換熱元件底部結(jié)有水泥塊狀物,并導(dǎo)致底部變形。1990年第4層換熱元件脫落,造成多次飛灰系統(tǒng)E閥卡堵和布袋過濾器損壞。(3)漏風(fēng)率增大2號爐空預(yù)器的設(shè)計漏風(fēng)率為7.1%,而實際漏風(fēng)率1989年為9.12%,1990年為11.79%,1991年為14.2%,1992年達到31.0%,已嚴(yán)重影響機組負(fù)荷。(4)維修費用高到2003年底,2臺空預(yù)器已運行了16年,如熱端定子密封面、冷端定子平面、倉格板、風(fēng)罩框架結(jié)構(gòu)件、推力軸承、導(dǎo)向軸承軸套、導(dǎo)向軸承等許多部件已磨損變形,維修困難,費用高。2改造方案方案1:采用密封間隙自動跟蹤系統(tǒng)以改善密封,減少空預(yù)器漏風(fēng)。方案2:更換換熱元件,降低排煙溫度。方案3:更換為容克式空預(yù)器。2.1方案3:容克式空預(yù)器方案1應(yīng)用密封間隙自動跟蹤系統(tǒng)很難將空預(yù)器漏風(fēng)率控制在6%～7%以下,由于風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的密封邊界要比容克式空預(yù)器長許多,采取此方案只會增加維護工作量而對漏風(fēng)無任何改善。方案2是在空預(yù)器的主體框架結(jié)構(gòu)不改動的前提下,僅進行換熱元件的更換,其主要優(yōu)點是不會增加太多的資金投入。采取該方案會因換熱元件高度的降低,使攜帶漏風(fēng)增加。但優(yōu)點是可降低排煙溫度,降低的幅度取決于最低冷端平均壁溫,而最低冷端平均壁溫與所燃用煤質(zhì)中的硫分相關(guān)。沙角B電廠目前燃煤硫為0.5%～0.7%,在高負(fù)荷時空預(yù)器進口風(fēng)溫為30℃,低負(fù)荷時為50℃,因此可確定在高、低負(fù)荷時最低的排煙溫度值分別為106.6℃和86.6℃。方案3是全部拆除現(xiàn)有空預(yù)器更換為容克式空預(yù)器,該方案可使排煙溫度、漏風(fēng)、煙風(fēng)側(cè)阻力等得到明顯改善,但缺點是資金投入較大,施工周期較長。國內(nèi)電廠的應(yīng)用實績表明,兩分倉結(jié)構(gòu)的容克式空預(yù)器,漏風(fēng)率一般可控制在7%以內(nèi),而且其結(jié)構(gòu)和運行性能、可維護性、維護成本、可靠性等均優(yōu)于風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式空預(yù)器。這種改造國內(nèi)已有豐富的改造經(jīng)驗,因此改造風(fēng)險性很小。2.2長期收益分析由于方案1實施后不會改善空預(yù)器性能,在技術(shù)上不可行,故僅對方案2和方案3進行經(jīng)濟性比較。圖1給出采取兩種方案改造后在一個大修期內(nèi)的凈收益變化情況。由圖1可見,方案2曲線截距雖然小,但其斜率不大;方案3曲線截距雖然大,但其斜率也較大。因而,在5年以內(nèi),方案3曲線一直處于方案2曲線的下方;隨著時間的延長,在4.93年兩曲線交叉,即意味著凈收益相等;之后,方案2曲線處于方案3曲線的下方,且隨時間增長,垂直方向距離越來越大,至第6年,相差達117萬元。從以上的收益分析來看,長期收益則是方案3明顯優(yōu)于方案2,且時間越長,方案3優(yōu)勢越明顯。因此,擬選擇改造方案3。3解決煤種,吹灰氣的節(jié)能技術(shù)2003年12月2號機組大修期間,將風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式空預(yù)器更換為豪頓華公司生產(chǎn)的容克式二分倉空預(yù)器,更換后空預(yù)器的主要參數(shù)如下:型號28.5VN2300,定子直徑10600mm,元件總高2300(1000+1000+300)mm,煙氣進、出口溫度365℃、134.3℃(修正值),空氣進、出口溫度29℃、341.3℃,漏風(fēng)率1年內(nèi)保證值為6.0%,3年內(nèi)保證值為7.0%,煙氣側(cè)壓差1.27kPa。2號爐空預(yù)器2004年初改造完投運后,漏風(fēng)率、排煙溫度、壓差等各項指標(biāo)均能滿足設(shè)計要求,運行兩個多月后,由于煤種和吹灰蒸汽參數(shù)的變化,煙氣側(cè)壓差劇增,滿負(fù)荷下最高達2000Pa。對此,采取了以下措施:(1)縮小蒸汽吹灰器安裝距離。原來冷端的吹灰器噴嘴表面與換熱元件表面的安裝距離為408mm,為了增加吹灰效果,將吹灰器噴嘴表面與徑向密封片的距離縮小到84mm。(2)改變吹灰器噴嘴直徑(噴嘴分布順序沿蒸汽流向)(表1)。(3)吹灰蒸汽支管管徑加大到d76mm,入口法蘭通徑加大到DN65。(4)通過改變吹灰器步進時間和停頓時間來增強吹灰效果。吹灰步退時間由2.6s調(diào)整到2s。(5)在疏水母管上加裝溫度測點,將溫度信號接入主控室CRT,當(dāng)溫度低于295℃時禁止吹灰。調(diào)整吹灰蒸汽壓力為1.18MPa。(6)根據(jù)豪頓華公司要求,吹灰時先吹熱端,后吹冷端。沙角B電廠一直使用蒸汽吹灰器,吹灰槍管常常發(fā)生失靈、漏汽等。由于汽源壓力不穩(wěn)定,不但影響吹灰效果,而且疏水不充分或蒸汽過熱度不夠都會造成冷端換熱元件腐蝕、堵塞。對此,在2005年3月臨修期間,在2號空預(yù)器A、B側(cè)共加裝4個燃?xì)饷}沖吹灰點。每側(cè)分別有冷端吹灰點和熱端吹灰點各2個,冷端到熱端交替進行。紊流罐布置在A、B側(cè)空預(yù)器之間,沖擊管布置在空預(yù)器煙側(cè)熱端和冷端,距離徑向密封片頂部(100～200)mm。改造后機組滿負(fù)荷下,空預(yù)器漏風(fēng)率從原來的15.0%下降到5.0%,鍋爐排煙溫度從原來的140℃下降到134℃,二次風(fēng)溫從原來的345℃上升到355℃,鍋爐效率提高0.5%左右。經(jīng)初步核算,改為容克式空預(yù)器后,發(fā)電煤耗可減少1.7g/(kW·h),每年可節(jié)約燃煤費用250萬元;送、引風(fēng)機耗電功率減少,每年可節(jié)約69.1萬元;維修費用每年可減少40萬元;機組出力增加,年可多發(fā)電0.5億度,折合人民幣160萬元。合計每年收益519.1萬元,3年內(nèi)可收回投資成本。4空預(yù)器的改造通過沙角B電廠2號鍋爐空預(yù)器改造,認(rèn)為若選擇容克式空預(yù)器進行更換改造,需考慮以下幾方面的問題:(1)空間和支撐鋼架需滿足要求。(2)改造工期要適當(dāng),安裝周期控制在60天以內(nèi)。(3)與原煙、風(fēng)道的連接要合適。空預(yù)器更換改造后,與原鍋爐機組的煙、風(fēng)道連接處的膨脹節(jié)要設(shè)計合理,避免煙、風(fēng)道膨脹受阻,影響機組的安全性。(4)空預(yù)器頂部應(yīng)密封、保溫良好。容克式空預(yù)器的驅(qū)動單元布置在空預(yù)器頂部,此處又為高溫?zé)煔膺M口和熱風(fēng)的出口,因此溫度往往較高。若密封、保溫不良,會造成驅(qū)動單元溫度過高而影響機組正常運行。(5)設(shè)計合適的檢修平臺?？疹A(yù)器更換后,原來的檢修平臺已不太方便日常巡查和檢修,在設(shè)計時應(yīng)考慮添加必要的檢修平臺。(6)在煙、風(fēng)道上設(shè)計性能試驗測點,并在煙、風(fēng)道內(nèi)布置均流板?？疹A(yù)器進出口布置試驗測孔管座。另外,由于空預(yù)器進口煙、風(fēng)道帶90°的拐角,直段很短,所以在進入空預(yù)器過渡管道時氣流分布很不均勻。為避免堵灰,應(yīng)在進口煙、風(fēng)道內(nèi)布置導(dǎo)流板,均勻氣流分布。當(dāng)然,其不利之處是增加了煙、風(fēng)道的阻力。(7)換熱元件是空預(yù)器的關(guān)鍵部件,選擇換熱元件時,主要應(yīng)考慮其換熱效率和阻力,同時要特別注意換熱元件的可清洗性和對堵灰的敏感性。(8)選擇合適的低溫段換熱元件高度。低溫段換熱元件的高度取決于煙氣酸露點的高低。隨著燃煤硫分的增加,煙氣酸露點也將升高。因此,在確定低溫段換熱元件的高度時,應(yīng)充分考慮到今后可能燃用煤質(zhì)硫分的最高含量。(9)提供合適的吹灰蒸汽參數(shù)。空預(yù)器改造后要提供符合設(shè)計參數(shù)要求的合格蒸汽,過高或過低的蒸汽參數(shù)都將對空預(yù)器產(chǎn)生不利的影響。(10)設(shè)計合適的煙氣流速。高的煙氣流速將提高煙氣攜灰能力,防止積灰,但過高的煙氣流速將加劇受熱面的磨損及增加煙氣阻