鍋爐風罩回轉式空氣預熱器的改造

鍋爐風罩回轉式空氣預熱器的改造

1空預器現(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式兩載機（空氣預器）。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,風罩轉速為1.32r/min,配有蒸汽吹灰和消防水沖洗裝置?？疹A器主要設計參數(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℃,漏風率:7.1%,煙氣側壓差1300Pa。自1987年機組投產(chǎn)后,空預器主要存在以下問題:(1)阻力大幅增加空預器設計煙氣壓差為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,嚴重降低了鍋爐的可用率。(2)換熱元件堵灰和腐蝕嚴重1988年9月,2號爐空預器停爐檢查發(fā)現(xiàn)換熱元件底部結有水泥塊狀物,并導致底部變形。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)漏風率增大2號爐空預器的設計漏風率為7.1%,而實際漏風率1989年為9.12%,1990年為11.79%,1991年為14.2%,1992年達到31.0%,已嚴重影響機組負荷。(4)維修費用高到2003年底,2臺空預器已運行了16年,如熱端定子密封面、冷端定子平面、倉格板、風罩框架結構件、推力軸承、導向軸承軸套、導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,減少空預器漏風。方案2:更換換熱元件,降低排煙溫度。方案3:更換為容克式空預器。2.1方案3:容克式空預器方案1應用密封間隙自動跟蹤系統(tǒng)很難將空預器漏風率控制在6%～7%以下,由于風罩回轉式空預器的密封邊界要比容克式空預器長許多,采取此方案只會增加維護工作量而對漏風無任何改善。方案2是在空預器的主體框架結構不改動的前提下,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中的硫分相關。沙角B電廠目前燃煤硫為0.5%～0.7%,在高負荷時空預器進口風溫為30℃,低負荷時為50℃,因此可確定在高、低負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)有空預器更換為容克式空預器,該方案可使排煙溫度、漏風、煙風側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。國內電廠的應用實績表明,兩分倉結構的容克式空預器,漏風率一般可控制在7%以內,而且其結構和運行性能、可維護性、維護成本、可靠性等均優(yōu)于風罩回轉式空預器。這種改造國內已有豐富的改造經(jīng)驗,因此改造風險性很小。2.2長期收益分析由于方案1實施后不會改善空預器性能,在技術上不可行,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,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2003年12月2號機組大修期間,將風罩回轉式空預器更換為豪頓華公司生產(chǎn)的容克式二分倉空預器,更換后空預器的主要參數(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℃,漏風率1年內保證值為6.0%,3年內保證值為7.0%,煙氣側壓差1.27kPa。2號爐空預器2004年初改造完投運后,漏風率、排煙溫度、壓差等各項指標均能滿足設計要求,運行兩個多月后,由于煤種和吹灰蒸汽參數(shù)的變化,煙氣側壓差劇增,滿負荷下最高達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,當溫度低于295℃時禁止吹灰。調整吹灰蒸汽壓力為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號空預器A、B側共加裝4個燃氣脈沖吹灰點。每側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側空預器之間,沖擊管布置在空預器煙側熱端和冷端,距離徑向密封片頂部(100～200)mm。改造后機組滿負荷下,空預器漏風率從原來的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年內可收回投資成本。4空預器的改造通過沙角B電廠2號鍋爐空預器改造,認為若選擇容克式空預器進行更換改造,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,安裝周期控制在60天以內。(3)與原煙、風道的連接要合適。空預器更換改造后,與原鍋爐機組的煙、風道連接處的膨脹節(jié)要設計合理,避免煙、風道膨脹受阻,影響機組的安全性。(4)空預器頂部應密封、保溫良好。容克式空預器的驅動單元布置在空預器頂部,此處又為高溫煙氣進口和熱風的出口,因此溫度往往較高。若密封、保溫不良,會造成驅動單元溫度過高而影響機組正常運行。(5)設計合適的檢修平臺?？疹A器更換后,原來的檢修平臺已不太方便日常巡查和檢修,在設計時應考慮添加必要的檢修平臺。(6)在煙、風道上設計性能試驗測點,并在煙、風道內布置均流板。空預器進出口布置試驗測孔管座。另外,由于空預器進口煙、風道帶90°的拐角,直段很短,所以在進入空預器過渡管道時氣流分布很不均勻。為避免堵灰,應在進口煙、風道內布置導流板,均勻氣流分布。當然,其不利之處是增加了煙、風道的阻力。(7)換熱元件是空預器的關鍵部件,選擇換熱元件時,主要應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,應充分考慮到今后可能燃用煤質硫分的最高含量。(9)提供合適的吹灰蒸汽參數(shù)?？疹A器改造后要提供符合設計參數(shù)要求的合格蒸汽,過高或過低的蒸汽參數(shù)都將對空預器產(chǎn)生不利的影響。(10)設計合適的煙氣流速。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