锅炉风罩回转式空气预热器的改造

锅炉风罩回转式空气预热器的改造

1空预器现状及问题沙角b处理厂2号350mw机组锅炉由日本ihi公司开发，采用氨基丙烯酸回转式两载机（空气预器）。传输元件由四个层组成，大约五个方向表和40个周向表。传动装置由一台机车、减速箱、齿轮和传动装置组成。烟气与空气流通截面积之比为55:45,风罩转速为1.32r/min,配有蒸汽吹灰和消防水冲洗装置。空预器主要设计参数:型号Vu10.6/0.9+0.9+0.9+0.3c,定子直径10600mm,传热元件总高3000(900+900+900+300)mm,烟气进、出口温度365℃、123℃(修正值),空气进出、口温度29℃、342℃,漏风率:7.1%,烟气侧压差1300Pa。自1987年机组投产后,空预器主要存在以下问题:(1)阻力大幅增加空预器设计烟气压差为1.27kPa,在投运不到半年,堵灰压差上升到2.35kPa,其后每隔2～3个月就必须停炉两天进行水洗,严重降低了锅炉的可用率。(2)换热元件堵灰和腐蚀严重1988年9月,2号炉空预器停炉检查发现换热元件底部结有水泥块状物,并导致底部变形。1990年第4层换热元件脱落,造成多次飞灰系统E阀卡堵和布袋过滤器损坏。(3)漏风率增大2号炉空预器的设计漏风率为7.1%,而实际漏风率1989年为9.12%,1990年为11.79%,1991年为14.2%,1992年达到31.0%,已严重影响机组负荷。(4)维修费用高到2003年底,2台空预器已运行了16年,如热端定子密封面、冷端定子平面、仓格板、风罩框架结构件、推力轴承、导向轴承轴套、导向轴承等许多部件已磨损变形,维修困难,费用高。2改造方案方案1:采用密封间隙自动跟踪系统以改善密封,减少空预器漏风。方案2:更换换热元件,降低排烟温度。方案3:更换为容克式空预器。2.1方案3:容克式空预器方案1应用密封间隙自动跟踪系统很难将空预器漏风率控制在6%～7%以下,由于风罩回转式空预器的密封边界要比容克式空预器长许多,采取此方案只会增加维护工作量而对漏风无任何改善。方案2是在空预器的主体框架结构不改动的前提下,仅进行换热元件的更换,其主要优点是不会增加太多的资金投入。采取该方案会因换热元件高度的降低,使携带漏风增加。但优点是可降低排烟温度,降低的幅度取决于最低冷端平均壁温,而最低冷端平均壁温与所燃用煤质中的硫分相关。沙角B电厂目前燃煤硫为0.5%～0.7%,在高负荷时空预器进口风温为30℃,低负荷时为50℃,因此可确定在高、低负荷时最低的排烟温度值分别为106.6℃和86.6℃。方案3是全部拆除现有空预器更换为容克式空预器,该方案可使排烟温度、漏风、烟风侧阻力等得到明显改善,但缺点是资金投入较大,施工周期较长。国内电厂的应用实绩表明,两分仓结构的容克式空预器,漏风率一般可控制在7%以内,而且其结构和运行性能、可维护性、维护成本、可靠性等均优于风罩回转式空预器。这种改造国内已有丰富的改造经验,因此改造风险性很小。2.2长期收益分析由于方案1实施后不会改善空预器性能,在技术上不可行,故仅对方案2和方案3进行经济性比较。图1给出采取两种方案改造后在一个大修期内的净收益变化情况。由图1可见,方案2曲线截距虽然小,但其斜率不大;方案3曲线截距虽然大,但其斜率也较大。因而,在5年以内,方案3曲线一直处于方案2曲线的下方;随着时间的延长,在4.93年两曲线交叉,即意味着净收益相等;之后,方案2曲线处于方案3曲线的下方,且随时间增长,垂直方向距离越来越大,至第6年,相差达117万元。从以上的收益分析来看,长期收益则是方案3明显优于方案2,且时间越长,方案3优势越明显。因此,拟选择改造方案3。3解决煤种,吹灰气的节能技术2003年12月2号机组大修期间,将风罩回转式空预器更换为豪顿华公司生产的容克式二分仓空预器,更换后空预器的主要参数如下:型号28.5VN2300,定子直径10600mm,元件总高2300(1000+1000+300)mm,烟气进、出口温度365℃、134.3℃(修正值),空气进、出口温度29℃、341.3℃,漏风率1年内保证值为6.0%,3年内保证值为7.0%,烟气侧压差1.27kPa。2号炉空预器2004年初改造完投运后,漏风率、排烟温度、压差等各项指标均能满足设计要求,运行两个多月后,由于煤种和吹灰蒸汽参数的变化,烟气侧压差剧增,满负荷下最高达2000Pa。对此,采取了以下措施:(1)缩小蒸汽吹灰器安装距离。原来冷端的吹灰器喷嘴表面与换热元件表面的安装距离为408mm,为了增加吹灰效果,将吹灰器喷嘴表面与径向密封片的距离缩小到84mm。(2)改变吹灰器喷嘴直径(喷嘴分布顺序沿蒸汽流向)(表1)。(3)吹灰蒸汽支管管径加大到d76mm,入口法兰通径加大到DN65。(4)通过改变吹灰器步进时间和停顿时间来增强吹灰效果。吹灰步退时间由2.6s调整到2s。(5)在疏水母管上加装温度测点,将温度信号接入主控室CRT,当温度低于295℃时禁止吹灰。调整吹灰蒸汽压力为1.18MPa。(6)根据豪顿华公司要求,吹灰时先吹热端,后吹冷端。沙角B电厂一直使用蒸汽吹灰器,吹灰枪管常常发生失灵、漏汽等。由于汽源压力不稳定,不但影响吹灰效果,而且疏水不充分或蒸汽过热度不够都会造成冷端换热元件腐蚀、堵塞。对此,在2005年3月临修期间,在2号空预器A、B侧共加装4个燃气脉冲吹灰点。每侧分别有冷端吹灰点和热端吹灰点各2个,冷端到热端交替进行。紊流罐布置在A、B侧空预器之间,冲击管布置在空预器烟侧热端和冷端,距离径向密封片顶部(100～200)mm。改造后机组满负荷下,空预器漏风率从原来的15.0%下降到5.0%,锅炉排烟温度从原来的140℃下降到134℃,二次风温从原来的345℃上升到355℃,锅炉效率提高0.5%左右。经初步核算,改为容克式空预器后,发电煤耗可减少1.7g/(kW·h),每年可节约燃煤费用250万元;送、引风机耗电功率减少,每年可节约69.1万元;维修费用每年可减少40万元;机组出力增加,年可多发电0.5亿度,折合人民币160万元。合计每年收益519.1万元,3年内可收回投资成本。4空预器的改造通过沙角B电厂2号锅炉空预器改造,认为若选择容克式空预器进行更换改造,需考虑以下几方面的问题:(1)空间和支撑钢架需满足要求。(2)改造工期要适当,安装周期控制在60天以内。(3)与原烟、风道的连接要合适。空预器更换改造后,与原锅炉机组的烟、风道连接处的膨胀节要设计合理,避免烟、风道膨胀受阻,影响机组的安全性。(4)空预器顶部应密封、保温良好。容克式空预器的驱动单元布置在空预器顶部,此处又为高温烟气进口和热风的出口,因此温度往往较高。若密封、保温不良,会造成驱动单元温度过高而影响机组正常运行。(5)设计合适的检修平台。空预器更换后,原来的检修平台已不太方便日常巡查和检修,在设计时应考虑添加必要的检修平台。(6)在烟、风道上设计性能试验测点,并在烟、风道内布置均流板。空预器进出口布置试验测孔管座。另外,由于空预器进口烟、风道带90°的拐角,直段很短,所以在进入空预器过渡管道时气流分布很不均匀。为避免堵灰,应在进口烟、风道内布置导流板,均匀气流分布。当然,其不利之处是增加了烟、风道的阻力。(7)换热元件是空预器的关键部件,选择换热元件时,主要应考虑其换热效率和阻力,同时要特别注意换热元件的可清洗性和对堵灰的敏感性。(8)选择合适的低温段换热元件高度。低温段换热元件的高度取决于烟气酸露点的高低。随着燃煤硫分的增加,烟气酸露点也将升高。因此,在确定低温段换热元件的高度时,应充分考虑到今后可能燃用煤质硫分的最高含量。(9)提供合适的吹灰蒸汽参数。空预器改造后要提供符合设计参数要求的合格蒸汽,过高或过低的蒸汽参数都将对空预器产生不利的影响。(10)设计合适的烟气流速。高的烟气流速将提高烟气携灰能力,防止积灰,但过高的烟气流速将加剧受热面的磨损及增加烟气阻