220 t/h锅炉冷凝水加热器优化改造实践

刘俊明，张 帅，刘金敬，解华东，刘 永

（莱钢能源动力厂，山东莱芜 271104）

1 引言

莱钢220 t/h锅炉为江西锅炉厂设计的高温高压自然循环单汽包锅炉，为充分利用烟气余热，在锅炉尾部烟道末级空气预热器下部设计安装了一套冷凝水加热器装置，原理是将50益的凝结水通过一旁路引入冷凝水加热器吸收烟气热量后返回至除氧器，通过改变工质出口温度达到降低排烟温度，提高锅炉效率的目的。

2 运行情况调查

锅炉投产运行初期，锅炉排烟温度（冷凝水加热器上部）在150益，冷凝水加热器全部投运时，烟道末端排烟温度可降至90益，远低于烟气的露点温度120益。在锅炉负荷较低或冬季气温较低时，末端最低排烟温度可降至75益，存在严重的低温腐蚀现象，长期运行将造成冷凝水加热器管束寿命降低，引风机转子因腐蚀而动平衡失效。

发现此问题后，为防止锅炉尾部设备低温腐蚀，初期进行如下调整：

(1)减小冷凝水加热器入口阀开度，烟气与凝结水换热量减少，末端排烟温度上升明显；

(2)焦炉煤气燃用量由前期的1.5万m3/h减至保安量，排烟温度上升明显，负荷在180 t/h以上时，可提高排烟温度约20益，高于酸露点温度；

(3)锅炉运行人员对燃烧进行调整，改变热风出口温度等措施亦可实现提高排烟温度的目的，但效果一般。

通过以上调整措施，锅炉排烟温度可以满足工艺要求，但此时冷凝水加热器管道存在严重水冲击现象，且随着阀门开度的减小，管道振动增大，整个冷凝水加热器管束及进出水主管水冲击频繁，严重威胁冷凝水加热器运行安全及整个除氧给水设备的平稳运行。

调整阀门开度期间，除氧器同时存在间歇性振动，振感强烈，除氧器压力周期性波动，平均周期约3~5 min，压力在0.3~0.68 MPa之间波动（除氧器0.68 MPa附近安全阀起座，起座后压力下降，然后压力重新上升至起座压力）。

3 冷凝水加热器水冲击原因分析及处理

3.1 冷凝水加热器水冲击现象及原因分析

3.1.1 水冲击时现象

(1)冷凝水加热器投运后，冷凝水加热器本体及回水管道存在严重水冲击；锅炉负荷低时，冷凝水加热器投入时只能全开阀门方能维持运行，不能通过控制凝结水量达到控制烟温的目的；锅炉负荷高时，相应排烟温度高，冷凝水加热器入口阀全开，仍存在水冲击，亦不能正常运行；

(2)低负荷时，冷凝水加热器投用时只能阀门全开，此时造成排烟温度过低，远低于烟气露点温度，低温腐蚀严重；阀门半开半关状态时，除氧器正常运行受影响，间歇性振动猛烈，存在安全隐患；

(3)锅炉负荷210 t/h，冷凝水加热器投运后阀门全开时，锅炉排烟温度由平均165益降至95益,锅炉负荷降低时，排烟温度更低。投运过程中，管道一直存在振动现象，阀门开全后，管道振动仍然严重，无法维持正常运行。

总之，该套装置仅实现了回收烟气余热，却造成了排烟温度过低，尾部烟道设备低温腐蚀现象，与最初设计目的不统一。

3.1.2 原因分析

(1)改造前冷凝水加热器位于8 m层，进水管道口位于4 m层，出水管道由8 m层返回4 m层后重新上升至除氧器层，位于13 m左右，冷凝水加热器及管道设备呈一“装”型，最高点无排气装置，冷凝水加热器及管道内存在憋压现象，待压力到一定程度时释放，该释放点位于除氧器前凝结水管道，造成管道周期性振动。

(2)冷凝水加热器入口位于低温加热器之前，不能调节入口水温，因冷凝水加热器出口水温或排烟温度异常导致管道振动时，只能通过控制阀门开度进行调节，手段单一，效果较差。

(3)锅炉冷凝水加热器仅作除氧器辅助进水，锅炉给水仍以经低加后的除盐水为主，两路水量偏差巨大，导致经冷凝水加热器换热后的除盐水前后温差达到70益，温度升至100益以上，汽化现象严重，造成管道三通混合处汽水交汇，造成水冲击。

3.2 处理措施

为保证设备正常运行，对设备进行改造，过程如下：

(1)将出水管道自冷凝水加热器出口联箱直接向上连至除氧器，消除“装”型管道的弊端，实现冷凝水加热器向除氧器内直接排汽，消除通过冗长管道、然后进入除氧器排汽现状和水冲击造成的振动。

(2)将冷凝水加热器入口管道改至低温加热器之后，入口水温也可实现控制，排烟温度可实现多重调节。

(3)改变给水的主辅方式，以经锅炉冷凝水加热器换热后的除盐水为主要供水管路，原主供水管道仅作辅助或调节补充。

改造前后管道走向示意如图1、2所示。

图1 改造前管道走向示意图

图2 改造后管道走向示意图

4 实施效果

冷凝水加热器改造后，于2012年7月重新投运，锅炉排烟温度可较好的控制在130益以上，比未投运时降低排烟温度50益，同时凝结水水温可由50益提高至125益左右，烟气余热利用效果明显。与改造前相比，具有以下优点：

4.1 彻底解决了冷凝水加热器投运、退出及锅炉负荷大幅波动过程中管道振动现象；

4.2 锅炉排烟温度可通过控制冷凝水加热器入口水温控制，改变了前期仅能依靠控制阀门开度来调节排烟温度的状况，保证排烟温度在130益以上，减少了设备低温腐蚀；

4.3 除氧加温用蒸汽比改造前更节约2 t/h，达到5 t/h；

4.4 改造后，冷凝水加热器作为除盐水的主要流经设备，水量不足时由旁路补充，彻底改变了前期仅作为辅助加热设备的各种弊病，换热性能得到了充分利用；

4.5 实现了与低温加热器配合投用，共同控制排烟温度的新功效，调温手段更加多样化；

4.6 改造后锅炉的热效率增加约1%~2%，提高了锅炉经济性；

4.7 丰富了锅炉余热余能利用的新形式，为其他锅炉提供了宝贵的借鉴经验，粗略估算年效益200万元以上。

[1]奚士光,吴味隆等.锅炉及锅炉房设备[M].北京:中国建筑出版社,1995.

[2]韩昭沧.燃料及燃烧学[M].北京:冶金工业出版社,1994.