锅炉新型暖风器及其自动控制装置应用实践

第４０卷

中国电力节能降耗

锅炉新型暖风器及其自动控制装置

应用实践

赵之军１，陆逢莳２，张树奇３，王

钟３，米之军４，周雪键２，潘振中１

（１．上海发电设备成套设计研究院，上海

２００２４０；２．江苏利港发电厂，江苏无锡

２１４４４４；３．东北电力设计院，吉林长春１３００２１；４．河北黄骅发电厂，河北沧州

０６１００１）

摘要：原常规设计中采用的锅炉暖风器控制系统由于水击等原因不能实现自动控制。介绍一种新型锅炉

暖风器及其自动控制装置的应用实践。由于采用了暖风器疏水侧控制技术，保证暖风器内汽水分层、压力稳定，合理地解决了水击问题，无论机组负荷和外界温度如何变化，都能将锅炉冷端壁面温度自动控制在（７５±１）℃，在控制锅炉低温腐蚀的同时能有效节能。关键词：电厂锅炉；锅炉暖风器；锅炉冷端金属壁温中图分类号：ＴＫ２２３．３＋４；ＴＫ２２４．９＋４

文献标识码：Ｂ

文章编号：１００４－９６４９（２００７）０９－００５４－０３

收稿日期：２００７－０５－１０；修回日期：２００７－０７－０９

作者简介：赵之军（１９５５－），男，甘肃兰州人，高级工程师（教授级），从事锅炉及其热力系统试验研究和高效节能新产品开发。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｏｚｈｉｊｕｎ１９５５＠１６３．ｃｏｍ

０引言

江苏利港发电厂新建三期２台６００ＭＷ超临界

发电机组于２００６年１２月建成投产，机组达到了设计性能指标。该机组选用的新型锅炉暖风器及其自动控制装置（上海发电设备成套设计研究院的专利技术产品，专利号：ＺＬ０１１２６３３０．Ｘ）自投运以来运行正常，没有出现锅炉暖风器常见的泄漏、

振动、水击等问题，能动态实现锅炉空气预热器冷端金属壁温的自动控制。在机组６０％负荷、外界环境温度２０℃、冷端壁面温度（７５±１）℃的工况运行时，将暖风器疏水温度降低至３０℃，在动态控制锅炉低温腐蚀的前提下达到了节能的预期设计目标。

锅炉暖风器是一种蒸汽加热空气的换热器，用于冬季和机组低负荷运行时提高锅炉空气预热器进风温度，防止空气预热器空气进口冷端发生低温腐蚀。由于以前锅炉暖风器的运行故障较多，有的发电厂因风道振动而将暖风器拆除。同江苏利港发电厂

１、２期４台３５０ＭＷ机组的锅炉暖风器相比，３期新

建２台６００ＭＷ机组的锅炉暖风器及其自动控制装置运行平稳、可靠，真正在机组运行中实现了锅炉排烟温度和锅炉空气预热器冷端金属壁温的自动控制。现通过理论分析和实际应用情况对新型锅炉暖风器进行介绍和总结，供电力工程设计和发电厂运行参考。

１原常规设计暖风器及其热力系统

以前国内外常规设计中锅炉暖风器都采用进口

蒸汽侧设置调节阀的方式设想对暖风器出力进行控制，由于水击等因素，实际上在运行中无法控制，蒸汽调节阀形同虚设。简化了的原常规设计暖风器热力系统见图１（省略了与调节无关的有关管道的手动截止阀）。

图１中，暖风器内蒸汽凝结为冷凝水的速度取决于暖风器的换热能力，关小调节阀时，进汽速度小于凝结速度，暖风器内压力降低，同时，并列布置的数台暖风器内压力不相等，容易造成水击。另外，调

图１原常规设计中采用的暖风器热力系统示意

Ｆｉｇ．１Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｔｅａｍａｉｒｈｅａｔｅｒａｎｄｉｔｓｔｈｅｒｍａｌｐｏｗｅｒ

ｓｙｓｔｅｍ

中国电力ＥＬＥＣＴＲＩＣＰＯＷＥＲ

第４０卷第９期２００７年９月

Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．９

Ｓｅｐ．２００７５４

赵之军等：锅炉新型暖风器及其自动控制装置应用实践第９期节能降耗

节阀只能调节进入暖风器的蒸汽压力，但蒸汽压力不可能调节到很低，所以调节幅度有限。运行实践也证明，图１所示系统不能满足暖风器自动控制的要求，在国内外没有成功运行的先例。这就造成了一种暖风器自动控制不可行的错觉。

锅炉暖风器的一般运行故障也较多，诸如传热管焊缝泄漏、风道系统振动、暖风器汽水系统水击等，因此有的电力设计院在设计中宁可放弃经济性和调节性能，选择运行可靠性较好的热风再循环系统来控制锅炉的冷端低温腐蚀，也不主张选择锅炉暖风器。上海某发电厂６００ＭＷ机组的锅炉暖风器

由于风道系统的振动问题，在机组调试之初就被拆除了；浙江某发电厂６００ＭＷ机组的锅炉暖风器由于汽水系统水击和传热管焊缝泄漏等问题，尝试拆除暖风器运行。

２新型暖风器设备及系统

江苏利港发电厂２×６００ＭＷ超临界锅炉燃用神华混煤、淮南烟煤，主要承担基本负荷并具有一定的调峰能力。２台锅炉暖风器（ＧＮＬＣＢ－１．６／３２０－８４０）分别布置在炉后两侧送风机进口的水平风道上，锅炉暖风器主要技术参数见表１。

简化了的新型暖风器热力系统见图２（省略了与调节无关的手动截止阀），其中疏水调节阀采用了ｆｉｓｈｅｒ气动调节阀。同图１相比，图２所示系统的特点在于调节阀设置到了暖风器出口的疏水侧，由于暖风器内充满了蒸汽和冷凝水，压力稳定，且汽水分层非常清楚，避免了压力波动引起的水击。

３新型暖风器设备和运行特点

江苏利港发电厂６００ＭＷ超临界锅炉采用的新型暖风器具有如下特点：（１）暖风器壳体采用１４号热压槽钢加强，同时在暖风器进、出口采用内部加强筋结构，保证具有足够的刚性以解决风道系统振动问题；（２）暖风器传热管束采用∪型结构，很好地解决了热膨胀问题，从而解决了传热管焊缝由于热应力拉裂造成泄漏的问题；（３）暖风器采用抽屉式结构，传热管束可从暖风器侧面抽出，便于检修；（４）暖风器控制方式采用了图２所示的疏水侧设置调节阀的方式。

暖风器在结构和热力系统设计中充分考虑了解决前述存在问题的措施，所以在运行中没有出现常见的一系列问题，保证了设备的安全可靠运行和动态自动控制。机组某运行工况下暖风器运行数据见表２。

从运行数据可看出，不仅暖风器运行可靠，而且运行性能良好，疏水温度仅为３０℃，最大限度地利用了蒸汽热量。疏水温度只有３０℃是因为暖风器实际运行空气温升为１４℃左右，仅为设计温升３４℃的７／１７，同时机组负荷仅为６０％，经折算，暖风器的实际出力仅为设计出力的２５％，所以将疏水充分过冷到了３０℃左右。

４暖风器自动控制装置技术特点和运行分析４．１暖风器自动控制的必要性和可行性

锅炉暖风器的功能是在环境温度较低时，用汽轮机抽汽将空气加热到适当温度（暖风器出风温度）后再送入锅炉空气预热器，从而控制锅炉冷端低温腐蚀，但在经济性方面不一定合算，可能浪费能源。

有２点必须注意：第一，环境温度随季节变化也随时间变化；第二，暖风器出风温度随机组负荷、煤种成分不同而要求不同，如表２中，当机组负荷为６０％时，左侧暖风器出风温度为３２℃，右侧暖风器出风温度为３６℃。所以暖风器的实际运行出力有必要随上述不同情况自动控制，以便在控制锅炉

表１暖风器主要技术参数

Ｔａｂ．１Ｍａｉｎｔｅｃｈｎｉｃａｌｄａｔａｏｆｓｔｅａｍａｉｒｈｅａｔｅｒ

项目数值ＢＭＣＲ工况每台暖风器风量／（ｋｇ・ｈ－１）８４６０００暖风器进风温度／℃－１４．２

暖风器出风温度／℃２０

空气侧流动阻力／Ｐａ１８０蒸汽压力／ＭＰａ０．８

蒸汽温度／℃３７０饱和蒸汽温度／℃１７０

疏水温度设计值／℃１６０

蒸汽消耗量／（ｔ・ｈ－１）１３

图２新型暖风器热力系统示意

Ｆｉｇ２Ｎｅｗ－ｔｙｐｅｓｔｅａｍａｉｒｈｅａｔｅｒａｎｄｉｔｓｔｈｅｒｍａｌｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ

表２暖风器运行数据

Ｔａｂ．２Ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｄａｔａｏｆｓｔｅａｍａｉｒｈｅａｔｅｒ

项目数值

机组额定负荷／ＭＷ６００

机组实际运行负荷／ＭＷ３６０

锅炉左侧暖风器出风温度／℃３２

锅炉右侧暖风器出风温度／℃３６

暖风器进风温度／℃２０

暖风器疏水实际运行温度／℃３０

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