(中国能源建设集团华北电力试验研究院有限公司 天津 300171)
[摘要] 本文阐述了某大型燃油（气）锅炉暖风器系统由于布置方式和疏水系统设计不合理导致暖风器管排泄漏，疏水至除氧水箱管间歇性剧烈振动等问题，并给出了改造方案。
[关键词] 暖风器 布置方式 水锤 管道振动
1 前言
某大型燃油（气）锅炉设计燃用硫份为4%的原油和重油。由于燃油含硫量比燃煤高很多，暖风器在锅炉运行中具有比燃煤机组更为重要的作用，它的投入能够提高空气预热器冷端受热面的温度，有效地防止空气预热器冷端的低温腐蚀，减轻空气预热器冷端积灰，延长空气预热器的使用寿命。暖风器如果不能正常投运，将对机组的安全运行带来不利影响。
2 系统概述
某大型燃油(气)锅炉采用上海锅炉厂生产的SG-1140/17.5-YQ4009型锅炉。锅炉为亚临界参数，自然循环，一次中间再热，单炉膛正压运行，炉烟再循环调温，半露天布置，全钢架构的箱型汽包炉。配用两台离心式送风机和两分仓回转式空气预热器。锅炉能单独燃烧重油或原油或天然气，并能够进行油-气（重油和天然气或原油和天然气）混烧。
暖风器系统主要包括暖风器本体、疏水箱、疏水泵、疏水调节阀门及管道等设备，具体参数详见表1。用于加热送风的汽源，由辅汽联箱供给，汽源压力1.0MPa，汽源温度280℃。当疏水水质不合格时，用疏水泵排至定排扩容器；当疏水水质合格后，用疏水泵排至除氧水箱回收。
表1 暖风器系统设备参数
暖风器布置在送风机出口风道上，管排水平布置，进汽和疏水集箱均竖直布置，六组支路从上至下并联排列，疏水集箱中部引出疏水管后向上绕过送风联络风道至疏水箱，疏水方向向上。疏水箱布置在锅炉房0m，疏水泵布置在水箱下的泵坑内。暖风器系统图如图1所示。
图1 暖风器系统图
3 调试过程中发现的问题及解决方案
3.1 暖风器疏水不畅的问题分析与改造
暖风器在投运后，管排出现水锤现象，全开疏水调门后无改善，疏水管最高点放气和疏水箱底部排污管不见水，疏水不畅未流入疏水箱内。使用测温枪对暖风器后风道壁测温，仅顶部温度明显升高，中部和下部与环境温度接近，只有顶部两组管排有加热效果，中部和底部四组管排几乎无加热效果。运行一段时间后，打开暖风器后风道上的排污阀有水流出，暖风器有泄漏现象。
蒸汽由上部支路通过管排正常换热进入竖直布置的疏水集箱，蒸汽由中部和下部支路通过管排进入疏水集箱阻力大，疏水无法正常排出，后续蒸汽进入管排，形成汽水混合状态发生水锤现象，最终导致管排泄漏。
针对暖风器疏水不畅的问题进行改造，将暖风器由水平改为竖直布置，进汽和疏水集箱分别在风道上、下水平布置，六组支路从左至右并联排列；疏水管从送风联络风道下方穿过至疏水箱。
暖风器系统经过改造后，再次投用时疏水不畅的问题有很大改善，但疏水箱进水口标高4500mm，暖风器本体疏水集箱标高300mm，疏水有负落差，难以完全进入疏水箱，在负荷变动时水击现象多有发生。
3.2 暖风器疏水泵出口管道振动问题的分析与解决措施
机组在低负荷运行时，疏水泵出口至除氧水箱的管道有间歇性的剧烈振动现象。暖风器疏水至除氧水箱流量计读数跳跃性很大，最高点放空气管排出工质不连续，有汽水混合物。在负荷上升直至满负荷的过程中，管道振动明显好转直至消失，流量计读数稳定无较大波动，最高点放空气管排出工质连续稳定。
机组在低负荷运行时，暖风器疏水箱内疏水温度为159.5℃，除氧器压力为0.41MPa，疏水管逆止阀布置在除氧水箱上方的第二水平阶梯管上，前后各有一个弯头，降低了疏水的流速。疏水进入除氧水箱时，接近除氧水箱进水口的管道内的压力与除氧器压力几乎相等，此时除氧器压力对应的饱和温度约为143℃，一部分疏水迅速汽化，反窜回疏水管内形成汽水共存的状态，引起疏水管振动。
在负荷上升至满负荷的过程中，除氧器压力随之升高；由于送风量的不断增加，吸热增多，换热效率增大，暖风器的疏水温度逐渐降低，满负荷时除氧器压力为0.8MPa，对应饱和温度为170℃，暖风器疏水温度在150℃左右，疏水不会汽化，不发生管道振动。
通过以上分析，引起管道振动的原因是暖风器疏水在机组低负荷运行时温度过高。要避免疏水管振动的发生，必须降低疏水箱的疏水温度，使疏水泵出口至除氧水箱的管道末端水温小于除氧器压力对应的饱和温度。
采取措施如下：优化暖风器自动控制，满足风温要求同时减小进汽量，降低疏水温度；开大疏水箱排空气门，降低疏水箱压力，疏水箱水位控制在较低范围，让疏水更多地扩容降温；疏水管最高点放空气门保持过流，使汽化的蒸汽持续排出；增加疏水管支吊架固定。
经过调整后，疏水箱压力降至0.3MPa左右，疏水温度降至130℃左右，低于除氧器压力的饱和温度，疏水至除氧水箱流量计读数晃动较小，疏水管振动明显改善，增加支吊架后能满足运行要求。
4 结束语
一般大型锅炉暖风器多设计为水平布置在空气预热器下方风道上，疏水箱布置在相对较低的位置，疏水泵布置在疏水箱下方，疏水落差大，确保疏水畅通。针对本工程是燃油(气)锅炉，燃料含硫量较高的特点，考虑空气预热器积灰的含硫量也较高，如果布置在空气预热器下方，在冲洗空气预热器时会腐蚀暖风器管排，影响设备使用寿命。
暖风器系统改造后，由于疏水箱与暖风器本体均布置在锅炉房0m，疏水落差小无法改变，疏水不畅的问题仍然存在。要彻底解决问题，建议将疏水箱和疏水泵取消，疏水直接排入凝汽器回收。凝汽器为负压运行，增大了疏水的动力，使系统简单化，节约疏水箱排汽的热损失和疏水泵运行电耗，提高系统运行可靠性和热效率。
通过运行方式的调整，疏水管振动问题得到解决，使机组能安全稳定运行。但在机组变工况较快时，疏水管振动时有发生，建议疏水箱由对空排汽降压降温方式，改为向疏水箱内喷淋凝结水控制降温降压，彻底解决暖风器疏水温度高的问题。既能减少对环境温湿度的影响和噪音污染，又能减少疏水箱排汽的热损失，提高机组的热效率。另外，除氧器上方的疏水管道可以取消逆止阀所在的阶梯，减少弯头带来的沿程阻力，减少汽化。
参考文献:
1 王树志•#4炉暖风器疏水泵出口管道振动原因分析•全国火电大机组（300MW级）竞赛第37届年会论文集
2 杨德荣.张立茹•节能型锅炉暖风器疏水回收方式选择及经济性分析•节能技术•2011年11月第6期.530-536
论文作者:赵喆灏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/11
标签：疏水论文; 暖风论文; 预热器论文; 温度论文; 锅炉论文; 风道论文; 管道论文; 《电力设备》2018年第17期论文;