容克式空氣預(yù)熱器在大型cfb系統(tǒng)中的應(yīng)用

0空氣預(yù)熱器從國外合作到apc等公司合作容克式換熱器由于結(jié)構(gòu)緊湊、金屬耗量小，被廣泛應(yīng)用于大型鍋爐的代替式空氣預(yù)熱器中。近年來,由于其密封穩(wěn)定性能優(yōu)于風罩回轉(zhuǎn)空氣預(yù)熱器而逐步淘汰了其它同類產(chǎn)品,隨著新設(shè)計結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展和優(yōu)化,容克式預(yù)熱器已經(jīng)能運用到大型CFB系統(tǒng)中,打破了在該系統(tǒng)中管式空氣預(yù)熱器一統(tǒng)天下的局面。上海鍋爐廠有限公司從60年代起在國內(nèi)率先開始設(shè)計容克式空氣預(yù)熱器,到目前已經(jīng)制造了近800臺產(chǎn)品,為中國和世界電站市場做出了自己的貢獻。近年來,與國際上的主要空氣預(yù)熱器制造商展開了全面合作,我公司和美國ALSTOM預(yù)熱器公司合作,制造了近60臺配30~60萬等級鍋爐的容克式空氣預(yù)熱器,安裝在北侖港、石洞口、邯峰、聊城、鄒縣、陽城、揚州等電廠,并部分出口到新加坡、菲律賓、越南和日本等地區(qū)。通過和日本AP.K.K合作,制造了配日本神戶700MW鍋爐的預(yù)熱器,和德國羅特繆勒公司合作制造了配上海外高橋電廠900MW等級鍋爐的預(yù)熱器,與德國AGT、美國APC等公司合作制造了多臺用于電廠濕法脫硫裝置用的煙氣再熱器產(chǎn)品。目前,上海鍋爐廠有限公司的預(yù)熱器的設(shè)計能力能滿足配50~1100MW機組的需要,空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子直徑從6.2m到19.83m。無論從制造歷史還是產(chǎn)品等級,我們始終走在本行業(yè)的前列。針對目前國內(nèi)預(yù)熱器市場的激烈競爭和用戶的新要求,為進一步提高上海鍋爐廠有限公司的設(shè)計能力,從2001年起,上海鍋爐廠有限公司和美國ALSTOM預(yù)熱器公司(APC)簽訂了為期10年的空氣預(yù)熱器和煙氣再熱器(GGH)技術(shù)轉(zhuǎn)讓合作協(xié)議,為上海鍋爐廠有限公司的進一步發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。APC公司是擁有容克式預(yù)熱器技術(shù)專利的公司,也是目前唯一擁有空氣預(yù)熱器換熱元件開發(fā)實驗室和整機測試設(shè)備的預(yù)熱器制造公司,目前,全球大部分的容克式預(yù)熱器制造商使用的都是APC技術(shù)。在ALSTOM(集團)能源部門中,APC領(lǐng)導(dǎo)德國AGT和日本AP.K.K預(yù)熱器公司,和他們的技術(shù)轉(zhuǎn)讓方一起,為全球提供了占現(xiàn)有市場3/4以上的容克式預(yù)熱器產(chǎn)品和煙氣再熱器產(chǎn)品。因此,采用APC技術(shù)為中國用戶提供的產(chǎn)品,其品質(zhì)是完全可信賴的。1轉(zhuǎn)子雙道密封技術(shù)在空氣預(yù)熱器設(shè)計中的推廣考慮市場需要,上海鍋爐廠有限公司在1995年(本次引進技術(shù)前)起逐步在空氣預(yù)熱器設(shè)計中推廣使用了轉(zhuǎn)子雙道密封技術(shù),將預(yù)熱器的漏風控制指標大大提高了一步。APC新設(shè)計的預(yù)熱器結(jié)構(gòu),密封結(jié)構(gòu)合理、重量減輕、安裝快捷、維護簡便、可靠,主要有以下特點:1.1采用先進的密封結(jié)構(gòu)1.1.1apc雙道密封的特點雙道密封結(jié)構(gòu)相當與將原單道密封設(shè)計的煙空氣壓力差降低一半,從而使預(yù)熱器的直接漏風降低30%左右(漏風量和壓力差的平方根成正比),在國內(nèi)的預(yù)熱器設(shè)計上已經(jīng)普及,完全符合PTC4.3測試規(guī)范。漏風測試表明,預(yù)熱器的漏風率可以達到5%~6%的水平。但是,同目前使用的有些空氣預(yù)熱器供應(yīng)商結(jié)構(gòu)相比,APC雙道密封有下列特點:(1)轉(zhuǎn)子倉格選擇10°,大于7.5°,既方便了制造,又降低了轉(zhuǎn)子自重,增加了轉(zhuǎn)子內(nèi)部擺放傳熱元件的有效空間。同時,密封區(qū)為20°,大密封區(qū)利于提供穩(wěn)定的中間密封倉格,不至于由于第2道密封泄漏而使中間密封倉壓力降低過快。這樣也可以使轉(zhuǎn)子不必用較快速度轉(zhuǎn)動,從而減少攜帶漏風量,提高轉(zhuǎn)子換熱效率。(2)采用獨立的密封板結(jié)構(gòu)。即將扇形板和軸向密封板單獨設(shè)計,而非將密封板和預(yù)熱器殼體做成一體或省去。雖然這是APC的傳統(tǒng)做法,但無疑這有下列好處:(a)有利于車間用精度較高的制造手段來保證密封面的質(zhì)量。(b)現(xiàn)場安裝、焊接不直接影響密封面精度。(c)密封板在預(yù)熱器內(nèi)部受外部環(huán)境變化(溫度、降雨冷卻)和保溫質(zhì)量影響小。(d)可以從外部來調(diào)整密封板,便于檢修。1.1.2熱端可調(diào)設(shè)計保留對容克式預(yù)熱器密封結(jié)構(gòu)可調(diào)是APC傳統(tǒng)設(shè)計的特點。但是,可調(diào)結(jié)構(gòu)在提供了靈活的運行調(diào)節(jié)手段的同時,也產(chǎn)生了例如存在調(diào)節(jié)間隙,存在額外漏風以及靜密封片易磨穿的缺點。同時,在漫長的運行階段,調(diào)節(jié)裝置都會受腐蝕失效,一般電廠運行也并非始終需要對預(yù)熱器作多次調(diào)整。因此,對全部密封結(jié)構(gòu)都設(shè)計成可調(diào)是沒有必要的。隨著對轉(zhuǎn)子變形量的進一步掌握,目前將預(yù)熱器的冷端和軸向靜密封設(shè)計成焊接結(jié)構(gòu),對預(yù)熱器的漏風長期控制,對電廠運行的簡化都是大有好處的。上海鍋爐廠有限公司在對近20臺125~300MW機組采用本方案的預(yù)熱器改造上,空氣預(yù)熱器漏風率指標在使用數(shù)年后依然良好(在6%~8%水平),證明了這一思路的合理性。但是,在空氣預(yù)熱器熱端,對熱端在上方的預(yù)熱器設(shè)計形式(這是國內(nèi)普遍采用的布置方式),由于轉(zhuǎn)子的啟動膨脹快于殼體,雖然也可以采用預(yù)留膨脹差的手段來將預(yù)熱器熱端密封結(jié)構(gòu)設(shè)計成焊接靜密封結(jié)構(gòu),但是由于熱端殼體受保溫質(zhì)量和外部環(huán)境(特別是雨水)的影響,殼體受熱變形方向也存在不確定性,這個膨脹差是很難用計算手段來保證的,由于設(shè)計考慮啟動時轉(zhuǎn)子從內(nèi)到外一起向上膨脹(特別是悶爐階段),熱端外側(cè)也要留和內(nèi)側(cè)同樣或略小的間隙,這無疑加大了熱端漏風面積。因此,對大型預(yù)熱器,將熱端設(shè)計成可調(diào)結(jié)構(gòu),無論對運行安全和控制漏風,都是有好處的。由于熱端煙空氣壓差小,靜密封在采用雙道布置后,多年運行證明磨損和額外泄漏也并不大。熱端隨動可調(diào)結(jié)構(gòu)通常將密封板(扇形板)和殼體分離,將其內(nèi)端懸掛在上部軸承座上來實現(xiàn),這樣熱端徑向密封板設(shè)計成和轉(zhuǎn)子同步膨脹,可以始終保持預(yù)熱器熱端有較小的密封間隙,又不出現(xiàn)嚴重磨損(在啟動階段,由于膨脹不同步,通常當內(nèi)側(cè)預(yù)留間隙為0~2mm時,在鍋爐快速啟動時有磨合現(xiàn)象,這是正常的)。目前,采用的懸吊結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的直接將扇形板吊在軸承套上不同,外移到軸承座上,并對軸承座徑向約束,克服了過去因安裝精度不夠而引起軸承套管向一邊傾斜的弊病。采用熱端可調(diào)設(shè)計的另一個好處是,可以在大型預(yù)熱器上配熱端間隙跟蹤裝置。目前在600MW機組預(yù)熱器上,采用本裝置可以降低漏風率2~3個百分點,這是采用熱端焊接結(jié)構(gòu)密封所不能做到的。1.1.3采用焊接靜密封傳統(tǒng)的靜密封設(shè)計為靜密封單側(cè)布置,全可調(diào)設(shè)計,因而出現(xiàn)了靜密封結(jié)構(gòu)損壞快、漏風孔洞多和扇形板背面堆灰的弊病。從1995年起,上海鍋爐廠有限公司將全部預(yù)熱器靜密封改為雙側(cè)布置,解決了這些問題。如前所述,在預(yù)熱器冷端和軸向采用焊接靜密封對預(yù)熱器的漏風控制更為有效。采用焊接靜密封并不意味著密封板完全沒有調(diào)節(jié)手段。上海鍋爐廠有限公司新設(shè)計的預(yù)熱器密封板都帶有檢修調(diào)節(jié)器和間隙測量手段,在檢修時只要除去靜密封焊縫,就可以調(diào)動密封板,可以不重新調(diào)整所有密封片。1.1.4密封片疊合的原因旁路密封不良會向軸向漏風提供漏風來源,并降低轉(zhuǎn)子換熱效率。傳統(tǒng)設(shè)計的冷端旁路密封布置在轉(zhuǎn)子側(cè)面,這些區(qū)域由于位置原因很容易造成兩片密封片疊合不嚴或錯位產(chǎn)生泄漏,或因間隙過小而被轉(zhuǎn)子拉壞。新結(jié)構(gòu)設(shè)計將冷端旁路密封片移到轉(zhuǎn)子下部,在冷態(tài)留好轉(zhuǎn)子變形間隙,運行時幾乎沒有泄漏間隙,解決了安裝位置不易操作的困難。同時,由于冷端空氣流受該密封片導(dǎo)向而進入轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子側(cè)面空氣量減少,軸向漏風下降。實際運行表明,密封片被轉(zhuǎn)子拉壞的現(xiàn)象也少于側(cè)面布置結(jié)構(gòu)。1.1.5圍帶密封設(shè)計目前,出于部分預(yù)熱器公司的宣傳,部分用戶存在由于采用圍帶傳動會有漏風而認為采用中心軸直接傳動優(yōu)于圍帶傳動的觀點,筆者對此不敢茍同,下面就此作一些討論。由于旁路密封的存在,軸向漏風壓差一般為徑向漏風壓差的40%左右。因此,整個軸向漏風量在預(yù)熱器的漏風重量中,一般對三分倉預(yù)熱器而言,占直接漏風8%~10%左右,圍帶銷內(nèi)部是完全密封的。圍帶銷設(shè)計時,一般不布置在圍帶扁鋼中心而偏向外側(cè)以盡量減少圍帶銷到軸向密封板泄漏間隙。銷外部,由于傳動需要較難采取密封手段,該部分間隙引起的泄漏區(qū)域約占軸向漏風面積的1/5~1/8。一般采用雙道密封結(jié)構(gòu)的預(yù)熱器總漏風率在6%左右,其中直接漏風率為4%左右,圍帶區(qū)域的漏風率為4%×10%×1/5=0.08%,即使安裝存在偏差,這個漏風率也僅為0.1%上下;采用中心軸傳動,由于傳動裝置的總減速比大,一般數(shù)倍于圍帶傳動,故預(yù)熱器的轉(zhuǎn)速一般取得較大。如300MW機組預(yù)熱器,圍帶傳動設(shè)計轉(zhuǎn)速為1.15rpm,攜帶漏風率為1.8%~2%左右(和密封道數(shù)無關(guān)),攜帶漏風對同樣容積的轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)速成正比。如同樣型號的預(yù)熱器采用中心軸傳動,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一般為1.5rpm左右,由此引起攜帶漏風率增加2%×(1.5/1.15)-2%=0.6%,大于圍帶處的漏風增加?？梢娕袛?個預(yù)熱器漏風性能的好壞,要綜合考慮各種因素。1.2傳熱元件性能的改善傳熱元件技術(shù)是回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器的核心技術(shù)。目前,采用合理的預(yù)熱器傳熱元件波形,可以從源頭上解決預(yù)熱器的堵灰和換熱性能。相比預(yù)熱器的漏風特性,換熱效果和抗堵灰特性更為重要。這是因為即便預(yù)熱器的漏風指標良好,堵灰引起阻力上升,對風機電流的抬升趨勢會超過漏風加大影響,阻力上升的同時也導(dǎo)致漏風增大;換熱不良直接引起鍋爐效率下降,引起煤耗增加,這是漏風下降產(chǎn)生的節(jié)能效果所無法抵消的。因此,對傳熱元件性能的改善是預(yù)熱器設(shè)計的核心所在。APC的元件實驗室一直致力于傳熱元件波形的開發(fā),從1994年APC從SMR買斷容克式技術(shù)專利后,同時也停止了SMR開發(fā)傳熱元件的工作,從而使其成為目前預(yù)熱器制造企業(yè)中唯一能獨立承擔元件測試和開發(fā)的預(yù)熱器制造商(另外一些高校承擔極少量部分)。在本輪技術(shù)轉(zhuǎn)讓中,傳熱元件為重要的組成部分之一。中國市場鍋爐燃料多為煤燃料,各地煤種千差萬別,灰的性質(zhì)變化范圍很大。因此,合理的分析燃料和灰分的性質(zhì),判別其沾污性、結(jié)渣性,不僅對鍋爐結(jié)構(gòu)重要,和預(yù)熱器的堵灰和低溫腐蝕亦密切相關(guān)。不論何種燃料,片面追求高換熱效果的元件選擇是不合理的。目前很多預(yù)熱器出現(xiàn)嚴重的熱端堵灰、堵渣(粒)、熱端磨損、冷端堵塞,我們認為其根源在于元件選擇的不適當。表1為上海鍋爐廠有限公司元件選擇表:部分波形的換熱特性和堵灰性能比較如圖1:由圖1可知,FNC元件有良好的換熱特性,但使用受到易堵灰燃料的制約。DL元件換熱性和抗元件堵灰的特性均較好,在上海石洞口二廠等數(shù)家燃用高沾污性煤的電廠中,采用普通蒸汽吹灰,使用至今(10年左右)未出現(xiàn)堵灰。目前,很多電廠采用氣脈沖吹灰器,吹灰效果較好,但要指出的是,該吹灰器的參數(shù)需慎重選擇,過大的脈沖能量會損壞剩余厚度較薄的傳熱元件,引起傳熱元件穿孔導(dǎo)致?lián)Q熱惡化,并引起預(yù)熱器轉(zhuǎn)子振動,影響軸承壽命。1.3云水封的密封和內(nèi)部控制機構(gòu)針對電廠對設(shè)備運行維護工作的簡化要求,在新預(yù)熱器設(shè)計上,我們充分尊重用戶的合理要求,我們采用下列手段來保證:(a)在小型預(yù)熱器上(300MW機組及以下),不堅持采用熱端間隙跟蹤系統(tǒng)。(b)采用焊接靜密封后,對密封結(jié)構(gòu)的維護周期大大延長。(c)取消軸向和冷端徑向密封調(diào)節(jié)器,預(yù)熱器外觀美觀,內(nèi)部密封可靠。(d)軸承油站能很好的維持軸承油溫,效果好于水冷套,新設(shè)計將油站移到便于運行巡視的平臺邊。(e)支承軸承全部安裝在下部梁內(nèi)部,抬高冷端梁高度,便于檢修操作。(f)轉(zhuǎn)子起頂工具采用輕便的起頂油站,不再使用笨重的機械千斤頂。(g)預(yù)熱器每層的傳熱元件都可以設(shè)計成從預(yù)熱器外殼上更換。(h)采用能自適應(yīng)預(yù)熱器軸位置的氣封結(jié)構(gòu),消除熱端漏灰,結(jié)構(gòu)大為簡化。(i)簡化火災(zāi)報警裝置。工作原理見下文介紹。1.4簡化了裝復(fù)方便自80年代起,上海鍋爐廠有限公司在預(yù)熱器上采取了積木化設(shè)計方案,采用模塊式轉(zhuǎn)子方案,高達90%的車間組裝率為加快安裝進度做出了貢獻。在新預(yù)熱器設(shè)計中,我們保留了這一優(yōu)勢,并作了下列優(yōu)化:(a)工地構(gòu)件拼裝由“栓接+焊接”簡化為直接采用焊接相連,簡化了安裝工作,也避免了過去常見的栓接連接區(qū)域工地漏掉密封焊而產(chǎn)生的多余漏風。(b)轉(zhuǎn)子保留模塊設(shè)計,提供現(xiàn)場調(diào)整工具,取消原設(shè)計各模塊件加墊塊調(diào)整的要求,模塊間不會出現(xiàn)流通短路縫隙。(c)采用圍帶傳動,對導(dǎo)向軸承的安裝沒有影響。(d)空氣預(yù)熱器為圓形外殼,殼板安裝方式相同,沒有對接精度要求,互換性好。(e)預(yù)熱器內(nèi)部的連接撐桿采用水平布置,對接板搭接,比原來的斜撐結(jié)構(gòu)安裝大大方便。(f)密封結(jié)構(gòu)簡化,安裝方便。(g)采用更可靠的傳動裝置,大型預(yù)熱器采用空氣馬達盤車,安裝人工負荷小,進度快。1.5中心軸傳動主要特點空氣預(yù)熱器的可靠性是最重要的基礎(chǔ),不論它的漏風、換熱、耐堵灰性能多么優(yōu)異,如預(yù)熱器不能可靠投用將全部失效。影響預(yù)熱器的可靠性的主要因素是預(yù)熱器的傳動結(jié)構(gòu)和軸承。一般預(yù)熱器的軸承工作可靠程度由選用足夠安全倍率的選型和信譽良好的供應(yīng)商的產(chǎn)品質(zhì)量來保證,故預(yù)熱器的傳動方式是決定預(yù)熱器能否可靠傳動的關(guān)鍵。目前國內(nèi)預(yù)熱器的傳動設(shè)計結(jié)構(gòu)主要有傳統(tǒng)的圍帶傳動和中心軸傳動。圍帶傳動布置在轉(zhuǎn)子外圍,包括轉(zhuǎn)子上的圍帶和裝在預(yù)熱器外部的傳動大齒輪,以及傳動減速箱。中心軸傳動由套在預(yù)熱器上部軸超出導(dǎo)向軸承以上的軸端部分的減速箱和傳動大齒輪組成,通過傳動齒輪軸套結(jié)構(gòu)裝在該軸端上,外部為大減速比減速箱,由于其省去了傳動圍帶,因此制造成本降低,但對漏風的影響,如前文分析,是非常小的。中心傳動近幾年開始在一些預(yù)熱器上采用,但其使用效果從目前我們對十多家電廠的了解來看,存在不少的問題。主要表現(xiàn)在對轉(zhuǎn)子的密封片摩擦阻力敏感,在出現(xiàn)較大密封摩擦?xí)r或預(yù)熱器停轉(zhuǎn)或損壞傳動裝置(原因是齒輪受力較大),一些電廠為保證安全運行而調(diào)大密封間隙,使之不能兼顧漏風控制要求和可靠傳動要求。同時位置布置處在環(huán)境溫度較高區(qū)域,減速箱冷卻要求高,對導(dǎo)向軸承的檢修也帶來不便,這些因素對圍帶傳動而言,都不存在。因此,通過近幾年的電廠實際運行檢驗,我們認為,圍帶傳動對預(yù)熱器的可靠傳動優(yōu)勢依然具有強大的生命力。為保證預(yù)熱器在各種工況下都能可靠運行,上海鍋爐廠有限公司和從APC進口的預(yù)熱器一樣,保留采用多馬達輸入單減速箱方案。為保證在省煤器出口煙溫升高較多時,以及出現(xiàn)運行掉電等事故后能迅速恢復(fù)預(yù)熱器的轉(zhuǎn)動,完善后的減速箱能滿足:(a)按事故工況選擇馬達和減速箱倍率,實際運行的一些機組預(yù)熱器經(jīng)過了火災(zāi)、運行停電等事故考驗,轉(zhuǎn)動恢復(fù)良好,馬達和減速箱全部沒有損壞。(b)最多可采用配3個輸入傳動馬達,馬達可根據(jù)電廠動力源情況,任意采用交流、直流或氣動馬達。(c)600MW機組采用進口減速箱。(d)采用液力偶合器(或變頻器)作啟動保護,對電源品質(zhì)沒有要求。1.6減輕維護及對策預(yù)熱器的主要控制設(shè)備為熱端間隙跟蹤裝置、火災(zāi)報警裝置、轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)報警裝置等。熱端間隙跟蹤裝置是控制預(yù)熱器漏風的手段之一。上海鍋爐廠有限公司率先進行本裝置的國產(chǎn)化工作,也是目前投入本裝置最多的預(yù)熱器供應(yīng)商。其工作原理是利用傳用感器測得轉(zhuǎn)子高度位置,將扇形板放下到和轉(zhuǎn)子只留安全運行間隙。(有關(guān)轉(zhuǎn)子熱態(tài)變形的介紹已有多位同行作過分析,本文不再重復(fù))。但由于傳感設(shè)備(接觸探頭上的限位開關(guān)和非接觸探頭的渦流線圈)不能長期在300℃以上的高溫下可靠工作或受接觸振動損壞,使得運行維護的工作較多。對300MW機組預(yù)熱器,鑒于采用雙道密封后本裝置的效果有所下降,取消本裝置對漏風率的影響僅為0.5%左右,但對維護工作的減輕是毋庸置疑的。在大型預(yù)熱器設(shè)備上(500MW機組等級以上),配用本裝置由于效果明顯,我們建議使用。為減輕運行維護工作,我們作了以下幾點努力:一是和扇形板采用鉸鏈過渡連接、采用稀油潤滑減速箱、采用位移指示裝置,基本消滅了機械傳動部分的問題。二是開發(fā)了接觸和非接觸2種傳感器,對傳統(tǒng)傳感器結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,使傳感器處和提升桿處消滅了高溫空氣漏出。三是為進一步簡化減輕維護要求,目前正進行全溫度信號控制裝置的研制,該方案將從根本上提高本裝置的可靠性?？諝忸A(yù)熱器的火災(zāi)報警裝置用于監(jiān)視預(yù)熱器轉(zhuǎn)子火災(zāi)。上海鍋爐廠有限公司先后開發(fā)了采用紅外線探頭的裝置和采用溫度探頭裝置。紅外探頭反應(yīng)靈敏,但采用機械驅(qū)動,探頭要定期擦拭和提供冷卻,因而有一定的維護要求;熱電偶探頭結(jié)構(gòu)簡單,幾乎沒有維護工作,受到用戶的歡迎,但存在反應(yīng)慢的缺點。目前熱電偶式火災(zāi)報警裝置已發(fā)展到第2代,上海鍋爐廠有限公司引進開發(fā)了多點式熱電偶式火災(zāi)報警裝置,使用徑向布置在空氣側(cè)的多點的溫度信號(Taoi),根據(jù)煙氣進口溫度(Tgin)和空氣進口溫度(Tain)計算各點的溫度效率指數(shù):Ei=(Tgin-Taoi)/(Tgin-Tain),將它和各點平均指數(shù)值的偏移來設(shè)定報警溫度,不需要提供冷卻空氣和冷卻水,其監(jiān)視精度高于第1代采用純溫度信號的熱電偶裝置,避免了其在低負荷時不能判別的不足。同時,設(shè)計時也考慮了國外同類產(chǎn)品在降負荷時易誤報警現(xiàn)象。對燃煤機組,火災(zāi)多發(fā)生在燃油啟動階段和低負荷投油階段,未燃盡燃料在元件表面沉積易引起火災(zāi),其它階段一般難出現(xiàn)火災(zāi)。因此,建議采用熱電偶式火災(zāi)報警裝置,而燃油機組,必須采用紅外探頭火災(zāi)報警裝置。預(yù)熱器停轉(zhuǎn)報警目前應(yīng)接入DCS的要求,已從脈沖信號升級為采用數(shù)值輸出信號,可以直接顯示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速數(shù)值。2天然氣再熱器的設(shè)計技術(shù)2.1煙氣再熱器國家隨著新環(huán)保法規(guī)的實施,對電廠的環(huán)保要求越來越高,目前我國電廠脫硫設(shè)備中采用較多的是脫硫效率達95%的濕法脫硫裝置(FGD),為滿足排放要求,吸收塔噴液脫硫后的煙氣需再熱到排放溫度(從45℃加熱到80℃左右),容克式煙氣再熱器(GGH)以其能滿足小溫差條件換熱,體積小、金屬用量輕的特點倍受FGD設(shè)計者青睞,在大型FGD系統(tǒng)中得到了廣泛使用。上海鍋爐廠有限公司從1998年和AGT合作制造配北京——熱FGD系統(tǒng)的GGH以來,從APC引進了GGH的設(shè)計技術(shù),已承接了近10臺GGH設(shè)備。從換熱原理來看,GGH和容克式空氣預(yù)熱器是一樣的。但是由于其惡劣的運行條件,其設(shè)計思想和預(yù)熱器有很大的區(qū)別。2.2抗堵灰構(gòu)件的選擇和泄漏的控制GGH全部在煙氣露點下工作,故所有和煙氣接觸的構(gòu)件全部需使用各種等級的抗腐蝕材料。內(nèi)部結(jié)構(gòu),需采用內(nèi)部防腐涂層來延長其使用壽命,對易磨損的部位(如扇形板等處),需用耐硫酸腐蝕金屬加以包覆。按工作部位的不同,需按使用壽命要求對構(gòu)件腐蝕速率留足夠的厚度余量。對泄漏的控制比預(yù)熱器高一個數(shù)量級。一般對GGH泄漏的要求高達0.5%。為保證兼顧換熱效果和抗堵灰特性,必須使用和預(yù)熱器元件波形不同的傳熱元件。由于GGH的灰分為堿性高吸附性垢狀灰,必須有完善的清潔手段。2.3增壓密封裝置除采用和預(yù)熱器結(jié)構(gòu)相等同的密封手段,如雙道密封、采用泄漏間隙跟蹤系統(tǒng)以外,最有效的方法是采用增壓密封技術(shù)和轉(zhuǎn)子凈化吹掃技術(shù)。該系統(tǒng)原理圖如圖2:增壓密封:將加熱后的已處理煙氣用風機加壓后加入密封板槽口,噴入轉(zhuǎn)子,形成密封高壓阻擋區(qū),隔開原煙氣向凈煙氣側(cè)泄漏,一般能消除90%的直接泄漏。轉(zhuǎn)子凈化:通過向轉(zhuǎn)子內(nèi)噴入處理干凈后的煙氣,來清洗轉(zhuǎn)子攜帶的未處理煙氣,可以消除80%的攜帶泄漏。采用各密封手段的泄漏控制效果見表2。對GGH而言,由于轉(zhuǎn)子上下溫差小,轉(zhuǎn)子變形不大。采用熱端間隙跟蹤系統(tǒng)在采用增壓密封手段后,效果遠比同直徑的預(yù)熱器設(shè)備為小。對大直徑GGH(15m以上),采用本設(shè)備可以降低增壓抽氣量,減少增壓風機電耗。2.4傳熱元件的選用及性能傳熱元件技術(shù)是GGH的核心構(gòu)件。雖然在預(yù)熱器內(nèi)也可以使用搪瓷元件,但由于GGH的轉(zhuǎn)子基本上在濕態(tài)工作,積灰難以清理(成垢狀),同時換熱溫壓遠小于預(yù)熱器,這就要求GGH采用不同于預(yù)熱器使用的搪瓷換熱元件。上海鍋爐廠有限公司現(xiàn)采用的傳熱元件波形為從APC進口的DNF高效涂雙層搪瓷傳熱元件,見圖3。該元件為APC于90年代后期開發(fā),上海鍋爐廠有限公司目前在中國擁有獨家使用權(quán)。該元件單面搪瓷層厚度控制在0.17mm以內(nèi),采用波紋表面強化換熱,其傳熱效果可達DU類波形的水平;小封閉流道設(shè)計(元件板上的無波紋部分和另以元件板上的直鋸齒波相連,將元件流道隔離成一個個互相封閉的小流道),保證吹灰或清洗介質(zhì)在流經(jīng)元件層時不向周圍擴散損失,APC的測試表明,疏通能力比DU類元件好近百倍,在一些電廠運行了2~3年,未使用過高壓水沖洗,見圖1和圖4。由于GGH處理后煙氣排放溫度受鍋爐來煙氣溫度變化影響很大,在設(shè)計GGH時,除按用戶要求的排放溫度計算外,還要考慮低負荷和冬季排放需要,應(yīng)留一定的換熱面余量。2.5吹灰器的清洗GGH的積灰多來源于凈煙氣流從吸收塔帶來的石灰成分和石膏成分,和少量未處理煙氣帶來的鍋爐灰分,凈煙氣中含有稀硫酸成分的大量過飽和水汽在此沉積。灰層具有粘度大、腐蝕性強的特點,須及時清理以保護GGH轉(zhuǎn)子和換熱元件。為保證吹灰清洗效果,換熱元件支撐不能使用預(yù)熱器常用的柵架結(jié)構(gòu),以保證全部元件區(qū)域不受阻擋。在GGH停用前,除將轉(zhuǎn)子清理干凈外,還要將GGH內(nèi)部風干并完全和富含水汽的FGD系統(tǒng)作完全隔離。GGH至少要配備以下清洗手段:(a)運行時常規(guī)蒸汽吹灰或壓縮空氣吹灰,吹灰器一般用伸縮式,配1~2臺,為保護吹灰槍管在不吹灰階段不受腐蝕,除吹灰管采用耐硫酸腐蝕材料外,用全伸縮式吹灰器能將槍管完全退出GGH,有利于延長吹灰槍管使用壽命。(b)吹灰器應(yīng)能滿足在線低壓水沖洗要求,保證在阻力上升時用水強化清洗。(c)吹灰器還應(yīng)帶有高壓水沖洗設(shè)備,用