五沙热电锅炉空预器改造前、后相关分析

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【摘 要】针对锅炉空预器28.5-VI（T）-1900-SMR传热元件碎裂、倒塌，阻力增大等存在的问题，提出了可行的设备改造意见，并对改造前、后技术数据进行分析对比。

【关键词】锅炉空预器；传热元件；压差；改造；分析

顺德五沙热电有限公司2×300MW燃煤发电机组是2008年底投入运行。锅炉由哈尔滨锅炉厂根据美国ABB-CE燃烧工程公司设计生产制造的型号HG-1025/17.45-YM28型锅炉，为亚临界参数、自然循环单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、尾部烟道带脱销装置、全悬吊结构汽包锅炉。设计按脱硝装置配置空气预热器，每台锅炉配有两台半模式、双密封、三分仓容克式空气预热器，立式布置，烟气与空气以逆流方式换热。

1.存在主要问题

预热器型号为，转子直径为ф9964，传热元件总高度为1900mm，其中热端传热元件为FNC板型，高度为950mm，采用0.5mm厚的钢板，冷端采用DU板型，高度为950mm，采用0.8mm脱碳钢涂搪后1.2mm厚的钢板。空气预热器为36隔仓，采用双径向、双轴向和环向密封系统。每台空预器分为36仓格，热端每格安装A、B、C、D四个传热元件盒，共144个元件盒。

在机组检修期间，检查发现#1锅炉空预器热端的传热元件损坏严重，蓄热片出现大面积的碎裂和倒塌，集中靠近在中心筒的A、B盒内，蓄热片变形碎裂，倒塌的碎片堆积在盒的中间和底部，损坏的形态由局部一侧向整个元件盒发展。A空预器损坏约25个盒，B空预器损坏50个。

空预器前、后差压值增大现象，并呈周期性的波动，换热效果变差，排烟温度偏高，热一、二次风温偏低，达不到设计值。

2.损坏原因分析及处理措施

通过检查：蓄热片表面无氧化铁存在，无发蓝也未有二次燃烧的迹象，可以排除空预器着火燃烧损坏的可能。从运行的差压数值判断和停炉后进入检查冷端传热元件，未见有明显堵灰的现象，可以排除堵灰造成的可能。从蓄热片断裂的外观上看，基本全部是横向产生裂纹，说明受到交变应力的作用导致。在检查空预器吹灰器时发现：（1）吹灰压力设定比厂家高，疏水温度偏低，可能存在吹灰带水现象。（2）控制柜的时间继电器设定控制不准，要2～3min才步进，造成空预器转动一圈，吹灰器未步进，重复吹一个位置，造成吹损，实际吹灰时间过长，频繁吹扫造成传热元件的使用寿命降低，且增加了吹灰的运行维护成本。（3）正常应该是与空预器转速同步，1min步进一次吹灰。最后讨论分析得出结论：空预器热端传热元件损坏的直接原因是吹灰器吹灰时造成蓄热片振动，振动使蓄热片材料疲劳开裂，属于振动机械损伤类型。当蓄热片局部出现损坏时，造成烟气流通的阻力不平衡，而损坏部位转到冷空气侧，受到冷却。在交变的冷热应力作用下和烟气，飞灰的的冲刷下，损坏的传热元件受到烟气和飞灰更强的冲刷，造成由点扩到面，形成传热元件受到热疲劳损坏、变形、碎裂、倒塌，导致整个传热元件盒损坏。

处理措施：（1）在不影响换热性能的情况下，可适当增加热端传热元件的厚度，这样可以提高传热元件的抗振动能力，使之不容易被吹损；（2）通过改变传热元件的制造工艺，提高传热元件的抗振动能力；（3）在不影响换热性能的情况下，可以考虑采用更高级别的材料替代现有材料，提高传热元件的抗振动能力；（4）厂家要求将空预器热端吹灰蒸汽压力由1.2MPa降至0.7～0.8MP之间，蒸汽疏水温度控制在350℃，过热度153℃，吹灰前充分疏水。同时在吹灰频率上适当调整，应根据运行时阻力的上升情况按需吹灰，不在定时吹灰。（5）将原来的结构简单，仅使用密封盘根进行密封的热端密封装置，改造为6层铜环迷宫式空气密封，改造后采用迷宫式铜环密封，多层铜环可与端轴在径向方向同步移动，密封效果好，使用寿命长。（6）在机组停运过程中，对冷端传热元件进行高压水清洗，保证连续清洗6天以上，直至检查显示全部受热面干净了为止。

3.改造方案

在调研其它电厂空预器运行状况，同时与生产空预器厂家进行技术交流，发现我公司的空预器原设计存在型号偏小半号，目前我公司是#28.5，正常设计为#29是理想状态。热端的传热元件盒预留备用高度不够。目前运行排烟温度偏高，一、二次风温偏低，均未达到设计值，因此讨论主要以下两个方案。

方案一：将热端和冷端全部更换为该公司的HS7/DU3专利板型，可以接近达到设计排烟温度和一、二次风温值。但是需投入约700万元以上的改造费用，改造费用较昂贵。

方案二：只将热端传热元件盒全部更换，把原来的元件盒蓄热片高度由950mm增加到1000mm，板厚0.5mm增加到0.6mm，板型仍然采用FNC板型，板材仍然使用Q215。这样可以增加蓄热片强度抵抗吹灰蒸汽的冲击力，可适当降低排烟温度和提高一二风温。预算约200万元左右，投入改造的费用较适中。

通过讨论分析决定采用方案二只将热端传热元件盒全部更换为更好的形式，并在改造前邀请专业试验机构进行性能试验，取得相关数据后委托哈锅空预器公司计算并给出详细的改造方案。

同时，对空预器热端吹灰压力和时间按照厂家要求进行整改，对冷端传热元件高压水冲洗干净后，自然通风晾干，再安装改造后的热端传热元件盒。确保因清洗不干净而遗留下来的积灰粘附在传热元件波纹板上，当预热器再次投入运行后，积灰板结，难以除去造成堵塞的想象发生。

4.改造前、后技术指标对比

在改造前、后邀请了电力科学研究院现场进行性能试验，并进行了对比分析如下：

改造前、后技术指标分析：

（1）空预器入口一＼二次风温度℃：44＼37、43.35＼35。

（2）空预器出口一＼二次热风温度℃（平均）：330＼305、331.2 ＼319。

（3）空预器入口烟气温度℃：362、362.5。

（4）平均排烟温度（漏风修正前）℃：149.5、141。

（5）平均排烟温度（漏风修正后）℃：144、138.05。

（6）一次风阻力Pa：1300、1365。

（7）二次风阻力Pa：1155、1039。

（8）烟气侧阻力Pa： 955、1022。

（9）A＼B侧漏风率%：4.51＼5.99、3.66＼3.81。

（10）空预器烟气入口质量流量kg/s：450.29、484.49。

（11）空预器出口一＼二次风量kg/s：78.37＼305.72、74.69＼247.67。

经过#1锅炉A、B空预器热端传热元件盒改造，根据电力科学研究院的对#1炉空预器改造前、后性能试验数据对比看出，实际排烟温度降低值比计算要好，预计降2.8℃，实际降5.95℃，平均年可节约标煤1730.84吨。改造后热一、二次风温比改造前都有提高，改造后空预器漏风率在4%以内，空预器换热效率得到提高，安装调试达到良好的水平。这样可以提高锅炉效率，起到节能减排的目的。

5.结论

改造后，空预器运行保证了满足燃烧煤种及所列的性能试验参数的要求，在机组投运至满负荷负荷工况，能长期安全稳定运行。降低了排烟温度，同时提高了一、二次风温，达到了节能降耗的目的。

根据电力科学研究院对我公司#1锅炉空预器改造前、后性能试验数据对比，评价#1锅炉空预器改造项目是成功的，以后在其他锅炉空预器的改造项目中可以借鉴。■