660 MW 褐煤锅炉余热利用系统防冻研究与应用

2022-04-22杨兴元

设备管理与维修 2022年6期

杨兴元，贾东

（京能（锡林郭勒）发电有限公司，内蒙古锡林浩特 026000）

0 引言

某集团发电公司2×660 MW 机组项目，采用全球首台660 MW级高参数超超临界褐煤锅炉，系某锅炉厂制造的超超临界π形锅炉，锅炉型式：超超临界参数变压直流炉，前后墙对冲燃烧方式、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、紧身封闭、全钢构架的π 形锅炉。本工程烟气余热利用系统主要包含空预器旁路系统、空预器出口烟气余热利用系统。空预器旁路系统沿烟气流动方向分为烟气加热给水系统、烟气加热凝结水系统。空预器出口烟气余热利用系统布置在空预器出口和除尘器入口之间，分为凝结水烟冷系统、热媒水烟冷系统。系统流程见图1。

图1 烟气余热利用系统流程

1 运行中的问题

热媒水系统冬季严寒期运行时，室外取风由于暖风器管束管径较小Φ25×2.5 mm，单管通流截面小，换热器并列管束多，更容易造成流量不均，某些小管实际流速远低于平均流速，存在送风机出口暖风器热媒水暖风器内的热媒水被冻结，导致热媒水暖风器出现泄漏的问题。

热媒水烟冷器冬季停炉时模块内的水无法放净，下部模块管组经常有被冻裂的问题（图2）。

图2 管子冻裂情况

2 解决方案

为了有效保障锅炉尾部高焓值烟气热能集合利用系统的稳定运行，不发生泄漏和冻裂事故，针对锅炉尾部烟气热能利用系统出现的防冻问题，对热媒水系统进行了部分改造并制定了防冻的技术措施。

（1）原旋转式热媒水暖风器不变，增设前置式固定式热媒水暖风器。前置式固定式热媒水暖风器与原旋转式热媒水暖风器串联运行（图3）。

图3 新增固定式暖风器

冷风先经过固定式热媒水暖风器加热后，再进入原旋转式热媒水暖风器进行加热。热媒水先经过固定式热媒水暖风器换热，再进入原旋转式热媒水暖风器换热。

（2）固定式热媒水暖风器采用顺流布置，选用Φ38×3 mm 的大管径。采用顺流布置可使最高温度的热媒水与最低温度的冷风换热和选用Φ38×3 mm 的螺旋鳍片管，增强热媒水暖风器的防冻能力，通过布置将换热管束水侧流速由原来的0.4 m/s 提高至0.8 m/s 左右，进步一提高防冻能力。

（3）固定式热媒水暖风器设计。根据原热媒水暖风器以往冬季运行经验，发现环境温度低于-20 ℃二次风热媒水开始存在一定的被冻结风险。一次风热媒水暖风器目前还没出现过泄漏的情况。因此，新增的固定式热媒水暖风器应确保把冷风温度加热至-20 ℃以上。

单侧固定式热媒水暖风器选用两排错列顺流螺旋铝鳍片管换热器，具体设计参数见表1（单台设备）。

表1 两排错列顺流螺旋铝鳍片管换热器设计参数

（4）对1#、2#炉热媒水烟冷器1、2 号模块下5 排管子与原有集箱的连接切割，每个模块单侧增加3 个放水小集箱，小集箱下部接DN50 放水管，3 个小集箱由一个手动门控制。

（5）从1#、2#炉20 m 压缩空气吹扫手动门后引出管路至热媒水烟冷器集箱排空一次阀门后，在热媒水烟冷器停运后，逐个模块采用压缩空气进行反吹扫，快速将水排至放水点。

（6）机组计划性停机时，热媒水暖风器系统在机组较高负荷下停运。停运前，投入辅助蒸汽加热器，逐步停运二次风暖风器、一次风暖风器，在停运部分暖风器时停运热媒水烟冷器。系统停运后，迅速采用压缩空气反吹扫将水排出。热媒水烟冷器先进行放水，对于难以排净的存水，打开所有的排气、放水阀门，利用烟气的余热将换热器的存水排干净。

（7）机组非计划停运：迅速投入压缩空气反吹扫系统尽快将水排出，如风机在运行状态下，应将暖风器转至非工作状态。