垃圾焚燒鍋爐蒸汽空氣預(yù)熱器存在的問(wèn)題及解決方案

【摘 要】本文首先對(duì)使用近十年的垃圾焚燒爐蒸汽空氣預(yù)熱器存在的問(wèn)題進(jìn)行歸納，然后闡述了新型蒸汽空氣預(yù)熱器的研發(fā)過(guò)程，并對(duì)改造后的系統(tǒng)控制方法進(jìn)行了調(diào)整，最后分析總結(jié)了系統(tǒng)改造的成效。

【關(guān)鍵詞】垃圾焚燒；鍋爐；蒸預(yù)器

0.概述

杭州綠能環(huán)保發(fā)電有限公司（以下簡(jiǎn)稱公司）是杭州城市生活垃圾焚燒發(fā)電模式中唯一采用機(jī)械式爐排爐技術(shù)的生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目。該項(xiàng)目的一期工程于2004年7月18日首次并網(wǎng)發(fā)電，公司在長(zhǎng)期的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中不斷進(jìn)行設(shè)備的技術(shù)改造，彌補(bǔ)工藝方面的設(shè)計(jì)缺陷，積累了大量寶貴的經(jīng)驗(yàn)，機(jī)組年運(yùn)行時(shí)間基本保持在8000小時(shí)左右，生活垃圾年處理量超過(guò)20萬(wàn)噸，有效地消納了杭州市濱江區(qū)、上城區(qū)、西湖區(qū)、江干區(qū)等地的生活垃圾，為杭州營(yíng)造“藍(lán)天、碧水、綠地、清凈”，打造“國(guó)內(nèi)最清潔城市”做出了巨大貢獻(xiàn)。公司曾榮獲“浙江省科技創(chuàng)新優(yōu)秀單位”、“浙江省環(huán)境友好企業(yè)”、“杭州市青少年環(huán)保教育基地”、“區(qū)生態(tài)環(huán)境教育基地”等榮譽(yù)稱號(hào)。

本文將介紹我們?cè)诶贌仩t的蒸汽空氣預(yù)熱器（蒸預(yù)器）方面的技術(shù)改造情況。

1.原蒸預(yù)器存在的問(wèn)題

我們?cè)谑褂眠^(guò)程中發(fā)現(xiàn)，公司原有的蒸預(yù)器存在一些設(shè)計(jì)上的問(wèn)題：①結(jié)構(gòu)上管排間距和鰭片間距過(guò)于密集，造成風(fēng)阻較大；②蒸汽加熱管容易積灰，且不易沖洗；③分組換熱形式造成疏水存在較明顯的溫差，極易產(chǎn)生水擊現(xiàn)象。

另外，由于原蒸預(yù)器在工作環(huán)境中長(zhǎng)期接觸腐蝕性氣體，而管路的積灰導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行有效的沖洗工作，造成受熱面腐蝕嚴(yán)重。

再者，原蒸預(yù)器經(jīng)常發(fā)生水擊現(xiàn)象，這對(duì)受熱面造成了較大的損傷，管道彎頭處已經(jīng)多處出現(xiàn)穿孔泄漏，給正常的生產(chǎn)運(yùn)行造成了一定的影響。

2.新蒸預(yù)器的研發(fā)過(guò)程

原蒸預(yù)器存在多種設(shè)計(jì)問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致在長(zhǎng)期運(yùn)行后逐漸對(duì)正常生產(chǎn)造成了負(fù)面影響，因此我們決定對(duì)原蒸預(yù)器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，在達(dá)到換熱要求的前提下，實(shí)現(xiàn)低風(fēng)阻、無(wú)水擊、易沖洗及長(zhǎng)壽命等目標(biāo)。

我們收集了國(guó)內(nèi)外各類(lèi)蒸汽空氣預(yù)熱器、熱交換器的資料，對(duì)它們的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，取其精華、去其糟粕，之后結(jié)合公司生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，選擇合理的系數(shù)，通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算，測(cè)算出新蒸預(yù)器的相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)。之后我們聯(lián)系了蒸預(yù)器的制造廠家，進(jìn)行新型蒸汽空氣預(yù)熱器制造前的細(xì)節(jié)研究工作。設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：①有足夠的換熱面積，保證各種工況下蒸預(yù)器的出口風(fēng)溫能達(dá)到技術(shù)要求；②盡量低的風(fēng)阻；③便于沖洗，每根管子、每個(gè)角落都能沖洗干凈；④避免水擊現(xiàn)象的發(fā)生；⑤能長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行。

我們總共設(shè)計(jì)了三種結(jié)構(gòu)，并邀請(qǐng)了業(yè)內(nèi)專(zhuān)家進(jìn)行論證，最終通過(guò)專(zhuān)家調(diào)查法對(duì)三種結(jié)構(gòu)的利弊做出了評(píng)估，確定了最優(yōu)結(jié)構(gòu)。

該結(jié)構(gòu)采用逆流式布置，蒸汽在整個(gè)換熱過(guò)程當(dāng)中經(jīng)歷過(guò)熱、飽和、過(guò)冷三個(gè)階段，與一次風(fēng)進(jìn)行充分換熱，使凝結(jié)水得到進(jìn)一步冷卻，疏水溫度低于飽和溫度，既能增加換熱效率，又能防止水擊現(xiàn)象的發(fā)生。同時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化加強(qiáng)，增加了設(shè)備的使用壽命。

3.新蒸預(yù)器的使用效果

我們委托蒸預(yù)器制造廠家根據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行新蒸預(yù)器的制造工作，并于2013年下半年完成了三臺(tái)爐的蒸預(yù)器改造項(xiàng)目。

設(shè)備改造之后，我們對(duì)該設(shè)備的控制方式也進(jìn)行了優(yōu)化，現(xiàn)通過(guò)蒸預(yù)器汽水側(cè)疏水出口的節(jié)流閥控制疏水流量來(lái)實(shí)現(xiàn)蒸預(yù)器出口風(fēng)溫的調(diào)節(jié)。

我們對(duì)蒸預(yù)器技術(shù)改造前后的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)以下情況：①在同樣的鼓風(fēng)機(jī)工作頻率下（變頻風(fēng)機(jī)），改造后鼓風(fēng)機(jī)的電流要比改造前小5A左右，即鼓風(fēng)機(jī)的耗電量有所降低，為節(jié)省廠用電做出了貢獻(xiàn)。②改造后蒸預(yù)器進(jìn)出口壓差明顯比改造前要小，從數(shù)據(jù)對(duì)比上可知，蒸預(yù)器的風(fēng)阻減小了約1KPa，同時(shí)大風(fēng)倉(cāng)的風(fēng)壓增加了0.1～0.3KPa，有助于爐排的安全運(yùn)行。③我們通過(guò)改造前和改造后汽輪發(fā)電機(jī)組的汽耗率的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)蒸預(yù)器的用汽量有所下降（蒸預(yù)器的用汽來(lái)自汽輪機(jī)的非調(diào)抽汽）。從DCS數(shù)據(jù)中可以看出，平均汽耗率下降了約0.116kg/kwh（即2.14%，以每天17萬(wàn)kwh的發(fā)電量來(lái)計(jì)算，改造后每天可以多發(fā)電0.36萬(wàn)kwh，則每年可多發(fā)電132.79萬(wàn)kwh（按1年365天計(jì)）。⑤蒸預(yù)器改造后完全消除了水擊現(xiàn)象，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，同時(shí)降低了噪音，改善了環(huán)境。

另外，公司蒸預(yù)器的疏水是通過(guò)疏水?dāng)U容器回收的，改造前由于蒸預(yù)器疏水溫度較高，基本在60℃以上，疏水?dāng)U容器的排汽管常年冒汽，汽水損失較大；改造后蒸預(yù)器疏水溫度降到40℃以下，疏水?dāng)U容器的排汽管基本不冒汽了。再結(jié)合改造前和改造后除鹽水的用量對(duì)比，可知蒸預(yù)器技術(shù)改造后節(jié)約了除鹽水的用量。根據(jù)DCS的數(shù)據(jù)計(jì)算，我們發(fā)現(xiàn)日均減少除鹽水用量約7噸，如此每年可以節(jié)約除鹽水約2555噸（按1年365天計(jì)）。

4.結(jié)論

我們對(duì)公司蒸預(yù)器的技術(shù)改造，不但在保證蒸預(yù)器有足夠換熱面積的同時(shí)盡量降低了風(fēng)阻，而且整個(gè)管路布置更不易積灰且便于沖洗，還避免了水擊現(xiàn)象的發(fā)生。此外，降低鼓風(fēng)機(jī)電流、降低了汽耗率、減少了除鹽水用量，無(wú)一不對(duì)公司的安全生產(chǎn)及降低運(yùn)行成本起到了非常積極的作用。