660 MW 褐煤鍋爐余熱利用系統防凍研究與應用

楊興元，賈 東

（京能（錫林郭勒）發電有限公司，內蒙古錫林浩特 026000）

0 引言

某集團發電公司2×660 MW 機組項目，采用全球首臺660 MW級高參數超超臨界褐煤鍋爐，系某鍋爐廠制造的超超臨界π形鍋爐，鍋爐型式：超超臨界參數變壓直流爐，前后墻對沖燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛平衡通風、固態排渣、緊身封閉、全鋼構架的π 形鍋爐。本工程煙氣余熱利用系統主要包含空預器旁路系統、空預器出口煙氣余熱利用系統?？疹A器旁路系統沿煙氣流動方向分為煙氣加熱給水系統、煙氣加熱凝結水系統?？疹A器出口煙氣余熱利用系統布置在空預器出口和除塵器入口之間，分為凝結水煙冷系統、熱媒水煙冷系統。系統流程見圖1。

圖1 煙氣余熱利用系統流程

1 運行中的問題

熱媒水系統冬季嚴寒期運行時，室外取風由于暖風器管束管徑較小Φ25×2.5 mm，單管通流截面小，換熱器并列管束多，更容易造成流量不均，某些小管實際流速遠低于平均流速，存在送風機出口暖風器熱媒水暖風器內的熱媒水被凍結，導致熱媒水暖風器出現泄漏的問題。

熱媒水煙冷器冬季停爐時模塊內的水無法放凈，下部模塊管組經常有被凍裂的問題（圖2）。

圖2 管子凍裂情況

2 解決方案

為了有效保障鍋爐尾部高焓值煙氣熱能集合利用系統的穩定運行，不發生泄漏和凍裂事故，針對鍋爐尾部煙氣熱能利用系統出現的防凍問題，對熱媒水系統進行了部分改造并制定了防凍的技術措施。

（1）原旋轉式熱媒水暖風器不變，增設前置式固定式熱媒水暖風器。前置式固定式熱媒水暖風器與原旋轉式熱媒水暖風器串聯運行（圖3）。

圖3 新增固定式暖風器

冷風先經過固定式熱媒水暖風器加熱后，再進入原旋轉式熱媒水暖風器進行加熱。熱媒水先經過固定式熱媒水暖風器換熱，再進入原旋轉式熱媒水暖風器換熱。

（2）固定式熱媒水暖風器采用順流布置，選用Φ38×3 mm 的大管徑。采用順流布置可使最高溫度的熱媒水與最低溫度的冷風換熱和選用Φ38×3 mm 的螺旋鰭片管，增強熱媒水暖風器的防凍能力，通過布置將換熱管束水側流速由原來的0.4 m/s 提高至0.8 m/s 左右，進步一提高防凍能力。

（3）固定式熱媒水暖風器設計。根據原熱媒水暖風器以往冬季運行經驗，發現環境溫度低于-20 ℃二次風熱媒水開始存在一定的被凍結風險。一次風熱媒水暖風器目前還沒出現過泄漏的情況。因此，新增的固定式熱媒水暖風器應確保把冷風溫度加熱至-20 ℃以上。

單側固定式熱媒水暖風器選用兩排錯列順流螺旋鋁鰭片管換熱器，具體設計參數見表1（單臺設備）。

表1 兩排錯列順流螺旋鋁鰭片管換熱器設計參數

（4）對1#、2#爐熱媒水煙冷器1、2 號模塊下5 排管子與原有集箱的連接切割，每個模塊單側增加3 個放水小集箱，小集箱下部接DN50 放水管，3 個小集箱由一個手動門控制。

（5）從1#、2#爐20 m 壓縮空氣吹掃手動門后引出管路至熱媒水煙冷器集箱排空一次閥門后，在熱媒水煙冷器停運后，逐個模塊采用壓縮空氣進行反吹掃，快速將水排至放水點。

（6）機組計劃性停機時，熱媒水暖風器系統在機組較高負荷下停運。停運前，投入輔助蒸汽加熱器，逐步停運二次風暖風器、一次風暖風器，在停運部分暖風器時停運熱媒水煙冷器。系統停運后，迅速采用壓縮空氣反吹掃將水排出。熱媒水煙冷器先進行放水，對于難以排凈的存水，打開所有的排氣、放水閥門，利用煙氣的余熱將換熱器的存水排干凈。

（7）機組非計劃停運：迅速投入壓縮空氣反吹掃系統盡快將水排出，如風機在運行狀態下，應將暖風器轉至非工作狀態。

3 結束語

鍋爐尾部煙氣熱能利用系統的使用，能降低汽機熱耗率，提高機組效率，降低供電煤耗率。能夠提高進入空氣預熱器冷空氣溫度，減少空預器低溫腐蝕、堵灰、泄漏，提高鍋爐效率。所以尾部煙氣熱能利用系統的防凍工作，有力地保障了機組的安全、穩定、經濟運行。