旋轉式暖風器在300MW鍋爐中的應用

王元雷

(華電章丘發電有限公司，山東 濟南 250216)

旋轉式暖風器在300MW鍋爐中的應用

王元雷

(華電章丘發電有限公司，山東 濟南 250216)

暖風器是燃煤電廠避免鍋爐尾部空氣預熱器受熱面低溫腐蝕和堵灰的必備輔助設備。分析了原暖風器存在的問題，介紹了新型旋轉式暖風器的特點，結合其在4號鍋爐投運后的運行狀況，指出該旋轉式暖風器具有運行安全可靠、節能效果突出的優點。

暖風器；堵灰；旋轉式；節能

0 概述

某發電廠4號機組為300 MW亞臨界機組，配套上海鍋爐廠1 025 t/h汽包鍋爐，設計煤種為煙煤。鍋爐原配有漢口電力設備廠制造的立式暖風器(技術參數見表1)，安裝在送風機出口的水平風道內，風道截面尺寸為3 820 mm×4 200 mm，暖風器厚度504 mm。一次風系統未設暖風器。

表1 原暖風器技術參數

1 原暖風器主要存在問題

1.1 頻繁泄漏

由于原暖風器自身設計原因，在結構上不能吸收熱膨脹，管排間熱膨脹引起焊縫開裂，引發泄漏事故。暖風器在投運期間經常發生泄漏事故，嚴重影響了暖風器的正常投運，導致暖風器的投運率較低，造成空預器的低溫腐蝕和嚴重積灰。現場情況如圖1所示。

圖1 空預器本體嚴重腐蝕

1.2 過度耗電

暖風器年運行時間只有120天左右，但在其停用期間，鍋爐送風仍然要通過暖風器，耗費了大量的電能。

1.3 嚴重堵灰

原暖風器發生堵灰的原因在于暖風器螺旋肋片管布置相對較密，設計風速太低，空氣中的灰塵自然粘附、堆積形成堵塞，如圖2所示。設計暖風器通風阻力為350 Pa，但實際運行中暖風器出入口壓差達到了600 Pa。暖風器堵塞后無法進行在線清洗，只能侍機組停運后處理，這不僅使風機電耗大幅上漲，而且導致爐膛送風不足，甚至被迫降負荷運行，造成經濟損失。

圖2 原暖風器堵灰

2 旋轉式暖風器特性

該發電廠針對原暖風器存在的問題，經過充分調研，結合兄弟電廠暖風器的運行情況，最終選用山東鴻奧電力科技有限公司設計制造的旋轉式暖風器(具體技術參數見表2)，并將其應用于4號鍋爐。此種暖風器具有可旋性、低阻力、不泄漏和不堵灰等特點。

表2 旋轉式暖風器技術參數

2.1 可旋性

旋轉式暖風器在運行期間，其傳熱面可與二次風保持垂直狀態；停用時，可將各管箱旋轉90°，使風道基本成為空風道，空氣流動阻力接近于0，從而徹底解決暖風器流阻過大影響廠用電的問題。此外，減小壓降還可在高負荷時避免風機的失速、搶風。暖風器投運時的設計風阻小于300 Pa(BMCR工況)，暖風器停運時的風阻小于25 Pa。

圖3、圖4為旋轉式暖風器投運、非投運狀態。為提高旋轉機構的可靠性，每側風道內的暖風器分成若干個管組，各管組的管芯與管殼為滑動連接，可分別旋轉。這種設計可以大大減小管箱的旋轉扭矩，增強旋轉的可靠性和靈活性。

圖3 旋轉式暖風器投運狀態

圖4 旋轉式暖風器非投運狀態

2.2 低阻力

旋轉式暖風器采用較大的橫向節距、縱向節距以及翅片間距，形成稀疏管束結構。這樣可基本上解決管束堵灰及阻塞雜物的問題，從而消除暖風器運行期間阻力迅速增大、消耗風機電能的現象。

采用稀疏管束后，可能會使受熱面的空間密度減小。為補償由此帶來的傳熱面積的削減，傳熱元件采用強化型鋼-鋁嵌入式翅片管，可使單位空間的傳熱面密度提高1.25倍以上。

2.3 不泄漏和不堵灰

當暖風器在使用期間進行翻轉時，可將沾污的管束迎風面變成背風面，利用高速空氣的動能，實現管束沾污、積灰的自動清除。旋轉式暖風器設計有3重專門的熱膨脹吸收結構，可避免由于各傳熱管道之間、管道與集箱之間、集箱與殼體之間熱脹不均造成的焊縫開裂和泄漏等問題。

3 改造效果

旋轉式暖風器在4號爐投運后，經過1個冬季的運行，未發生汽水泄漏、暖風器堵塞問題，能保證系統長期持續運行。當冬季夜間環境溫度為-10 ℃時，暖風器出口溫度可提升至30 ℃以上，溫升達40 K，遠超過暖風機設計25 K的溫升，有效避免了空預器的冷端腐蝕及積灰現象。

旋轉式暖風器投用后，滿負荷情況下的風道阻力實測約200 Pa；退出后，暖風器增大了風道阻力，其值小于75 Pa。根據公式：送風機有效功率(kW)=風機進口流量(m3/s)×風機全壓(kPa)，按暖風器改造后風阻降低600 Pa計算，2臺送風機功率節省120×0.6×2=144 kW。全年按8個月暖風器不投運計算，可節電5 760×144=82.9萬kWh；按上網電價0.42元/kWh計算，年可節約費用34.8萬元，即改造投資134萬元，約4年收回投資。

4 結論

旋轉式暖風器在該電廠4號鍋爐投運后，解決了原暖風器堵灰嚴重、系統風阻大、耗電量大及頻繁泄漏等一系列問題。旋轉式暖風器降低了送風機的電耗，保證風煙系統的經濟穩定運行。此外，系統改造后持續投運，未因暖風器泄漏發生退出情況，避免了空預器的低溫腐蝕及積灰等一系列問題。鑒于旋轉式暖風器的以上特點，該改造技術可在國內發電廠推廣應用。

2016-09-11。

王元雷(1982-)，男，工程師，主要從事火電廠集控運行工作，email：enemyoo@126.com。