220 t/h鍋爐冷凝水加熱器優化改造實踐

劉俊明，張 帥，劉金敬，解華東，劉 永

（萊鋼能源動力廠，山東萊蕪 271104）

1 引言

萊鋼220 t/h鍋爐為江西鍋爐廠設計的高溫高壓自然循環單汽包鍋爐，為充分利用煙氣余熱，在鍋爐尾部煙道末級空氣預熱器下部設計安裝了一套冷凝水加熱器裝置，原理是將50益的凝結水通過一旁路引入冷凝水加熱器吸收煙氣熱量后返回至除氧器，通過改變工質出口溫度達到降低排煙溫度，提高鍋爐效率的目的。

2 運行情況調查

鍋爐投產運行初期，鍋爐排煙溫度（冷凝水加熱器上部）在150益，冷凝水加熱器全部投運時，煙道末端排煙溫度可降至90益，遠低于煙氣的露點溫度120益。在鍋爐負荷較低或冬季氣溫較低時，末端最低排煙溫度可降至75益，存在嚴重的低溫腐蝕現象，長期運行將造成冷凝水加熱器管束壽命降低，引風機轉子因腐蝕而動平衡失效。

發現此問題后，為防止鍋爐尾部設備低溫腐蝕，初期進行如下調整：

(1)減小冷凝水加熱器入口閥開度，煙氣與凝結水換熱量減少，末端排煙溫度上升明顯；

(2)焦爐煤氣燃用量由前期的1.5萬m3/h減至保安量，排煙溫度上升明顯，負荷在180 t/h以上時，可提高排煙溫度約20益，高于酸露點溫度；

(3)鍋爐運行人員對燃燒進行調整，改變熱風出口溫度等措施亦可實現提高排煙溫度的目的，但效果一般。

通過以上調整措施，鍋爐排煙溫度可以滿足工藝要求，但此時冷凝水加熱器管道存在嚴重水沖擊現象，且隨著閥門開度的減小，管道振動增大，整個冷凝水加熱器管束及進出水主管水沖擊頻繁，嚴重威脅冷凝水加熱器運行安全及整個除氧給水設備的平穩運行。

調整閥門開度期間，除氧器同時存在間歇性振動，振感強烈，除氧器壓力周期性波動，平均周期約3~5 min，壓力在0.3~0.68 MPa之間波動（除氧器0.68 MPa附近安全閥起座，起座后壓力下降，然后壓力重新上升至起座壓力）。

3 冷凝水加熱器水沖擊原因分析及處理

3.1 冷凝水加熱器水沖擊現象及原因分析

3.1.1 水沖擊時現象

(1)冷凝水加熱器投運后，冷凝水加熱器本體及回水管道存在嚴重水沖擊；鍋爐負荷低時，冷凝水加熱器投入時只能全開閥門方能維持運行，不能通過控制凝結水量達到控制煙溫的目的；鍋爐負荷高時，相應排煙溫度高，冷凝水加熱器入口閥全開，仍存在水沖擊，亦不能正常運行；

(2)低負荷時，冷凝水加熱器投用時只能閥門全開，此時造成排煙溫度過低，遠低于煙氣露點溫度，低溫腐蝕嚴重；閥門半開半關狀態時，除氧器正常運行受影響，間歇性振動猛烈，存在安全隱患；

(3)鍋爐負荷210 t/h，冷凝水加熱器投運后閥門全開時，鍋爐排煙溫度由平均165益降至95益,鍋爐負荷降低時，排煙溫度更低。投運過程中，管道一直存在振動現象，閥門開全后，管道振動仍然嚴重，無法維持正常運行。

總之，該套裝置僅實現了回收煙氣余熱，卻造成了排煙溫度過低，尾部煙道設備低溫腐蝕現象，與最初設計目的不統一。

3.1.2 原因分析

(1)改造前冷凝水加熱器位于8 m層，進水管道口位于4 m層，出水管道由8 m層返回4 m層后重新上升至除氧器層，位于13 m左右，冷凝水加熱器及管道設備呈一“裝”型，最高點無排氣裝置，冷凝水加熱器及管道內存在憋壓現象，待壓力到一定程度時釋放，該釋放點位于除氧器前凝結水管道，造成管道周期性振動。

(2)冷凝水加熱器入口位于低溫加熱器之前，不能調節入口水溫，因冷凝水加熱器出口水溫或排煙溫度異常導致管道振動時，只能通過控制閥門開度進行調節，手段單一，效果較差。

(3)鍋爐冷凝水加熱器僅作除氧器輔助進水，鍋爐給水仍以經低加后的除鹽水為主，兩路水量偏差巨大，導致經冷凝水加熱器換熱后的除鹽水前后溫差達到70益，溫度升至100益以上，汽化現象嚴重，造成管道三通混合處汽水交匯，造成水沖擊。

3.2 處理措施

為保證設備正常運行，對設備進行改造，過程如下：

(1)將出水管道自冷凝水加熱器出口聯箱直接向上連至除氧器，消除“裝”型管道的弊端，實現冷凝水加熱器向除氧器內直接排汽，消除通過冗長管道、然后進入除氧器排汽現狀和水沖擊造成的振動。

(2)將冷凝水加熱器入口管道改至低溫加熱器之后，入口水溫也可實現控制，排煙溫度可實現多重調節。

(3)改變給水的主輔方式，以經鍋爐冷凝水加熱器換熱后的除鹽水為主要供水管路，原主供水管道僅作輔助或調節補充。

改造前后管道走向示意如圖1、2所示。

圖1 改造前管道走向示意圖

圖2 改造后管道走向示意圖

4 實施效果

冷凝水加熱器改造后，于2012年7月重新投運，鍋爐排煙溫度可較好的控制在130益以上，比未投運時降低排煙溫度50益，同時凝結水水溫可由50益提高至125益左右，煙氣余熱利用效果明顯。與改造前相比，具有以下優點：

4.1 徹底解決了冷凝水加熱器投運、退出及鍋爐負荷大幅波動過程中管道振動現象；

4.2 鍋爐排煙溫度可通過控制冷凝水加熱器入口水溫控制，改變了前期僅能依靠控制閥門開度來調節排煙溫度的狀況，保證排煙溫度在130益以上，減少了設備低溫腐蝕；

4.3 除氧加溫用蒸汽比改造前更節約2 t/h，達到5 t/h；

4.4 改造后，冷凝水加熱器作為除鹽水的主要流經設備，水量不足時由旁路補充，徹底改變了前期僅作為輔助加熱設備的各種弊病，換熱性能得到了充分利用；

4.5 實現了與低溫加熱器配合投用，共同控制排煙溫度的新功效，調溫手段更加多樣化；

4.6 改造后鍋爐的熱效率增加約1%~2%，提高了鍋爐經濟性；

4.7 豐富了鍋爐余熱余能利用的新形式，為其他鍋爐提供了寶貴的借鑒經驗，粗略估算年效益200萬元以上。

[1]奚士光,吳味隆等.鍋爐及鍋爐房設備[M].北京:中國建筑出版社,1995.

[2]韓昭滄.燃料及燃燒學[M].北京:冶金工業出版社,1994.