锅炉给水预热器的改造_姚晓明

( 2) 更换垫片
透平消耗的高压蒸汽远高于设计值, 装置常因蒸
原设计水侧分程管箱密封板与盖板是平板结
汽不足而被迫低负荷运行。
构, 在系统负荷波动时, 易引起压力波动而致使
( 2) 影响透平的安全运行 在高压蒸汽不足 密封板、盖板松动, 冲刷并损环垫片, 造成水侧
的情况下, 为了使透平多做功往往采取多凝汽少 短路。每次跳车都会导致换热效率进一步下降。
由于原锅炉给水预热器在设计制造方面存在 许多问题, 自投运以来一直不能满足工艺需要, 出口工艺气温度高, 炉水温度低, 装置产汽量减 少、能耗上升, 严重制约了高负荷运行, 且降低 了低变催化剂的寿命。为此重新设计制造了 1 台 锅炉给水预热器, 于 2002 年 投入运行。新设备 使用效果优于原 设计指标, 合成废 锅产汽量增 加, 为装置低能耗、高负荷运行创造了条件。
图 3 工艺气流向示意 表 1 锅炉给水预热器主要性能指标
流分布不均, 影响了换热效率。
( 4) 换热面积不够, 根据计算换热面积应是 869 m2, 但实际上只有 582 m2。
参数
壳程
管程
1. 3 对系统的影响
工作介质 流量/ kg h - 1 设计压力/ M Pa 设计温度/ 操作压力/ M Pa 操作温度/ 污垢系数/ h m 2 k J- 1 热负荷/ kJ h- 1 传热系数/ kJ ( h m2 ) - 1
表 2 炉水温度与蒸汽产量的关系
炉水温度/
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
炉水单位热焓/ kJ kg- 1
1 252. 4 1 256. 3 1 260. 2 1 264. 1 1 268. 0 1 271. 9 1 275. 8 1 279. 7 1 283. 6 1 287. 5
在的问题: 孔 沿轴向 均布, 而气体 由中 间进
2 锅炉给水器的整改与效果
入, 造成 中间流 量大于 前后 两端, 影 响换 热效 果; 17 排孔在内套筒下部占 1/ 4 的圆弧面, 从
2. 1 整改内容
两侧出来的气体有可能通过管束和内筒的间隙走
( 1) 在管束两侧加装不锈钢弹簧片
短路。1998年大修期间封堵了 8排孔, 效果较好。
高变流出物
锅炉给水
159 592
80 925
3. 2
17. 5
405
306
2. 9
14. 8
380. 4/ 204 0. 000 84
143/ 290. 7 0. 000 63
56. 73 106 1 369
1. 3. 1 高压蒸汽产量减少 原锅炉给水预热器存在的问题都影响换热效
果, 因此出口锅炉给水温度低于设计值, 使装置 高压蒸汽产量减少。高压蒸汽系统见图 4。高压 蒸汽由 转化 汽包 ( V7) 和合成 汽包 ( V21) 产生, V21 的锅炉给水由锅炉给水预热器 ( E11) 提供, V7 的锅炉给水来自 E11 和一段炉对流段( H 1) 。
3 锅炉给水预热器的改造及效果
3. 1 锅炉给水预热器的改造 针对原 E11 设计中存在的问题, 重新设计制
造了 1 台预热器, 与原 E11 相比有以下改进: ( 1) 按照专利商的要求在内筒壁上安装了密
封条, 使管束与内壁间隙达到设计要求。 ( 2) 在尾部水平方向增加了 2 块挡板, 以防
由于合成汽包的炉水全部由预热器提供, 因
1. 2 存在的问题
此对合成 汽 包 的 产 汽 影 响 最 大。在 合 成 废 锅
( 1) 按照专利商要求, 在内筒内侧应设 12 根 密封挡板, 以防止气流从内筒和管束间通过形成
( E42、E43) 热负荷不变、排污不变的情况下, 合 成汽包炉水温度与蒸汽产量之间关系见表 2。
进口气温/ 380. 7 380 377. 5 379. 5 378. 9 378. 6 378. 8 378. 8
出口气温/ 210. 1 209. 8 216. 8 218. 4 219. 1 204. 3 208. 2 208
进口水温/ 142 142 142 142 142 141 142 142
E11 在运行初期就未达到设计指标, 出口水 2. 2 整改效果
温低于 240 , 1994 年大修时采取在管束两侧加
锅炉给水预热器整改前后运行效果见表 3。
表 3 几次整改前后运行效果对照
时间
1998 年大修前 1998 年大修后 1999 年中修前 1999 年中修后 2000 年大修前 2000 年大修后 2002 年大修前 2002 年大修后
图 4 高压蒸汽 发生系统
水量就要减少。因 E11 的水温( 290. 7 ) 远低于 H1 的水温( 305. 5 ) , 因此减少了 V7 的蒸汽产 量。由于 E11 到 V7 的水占 V7 总需水量比例较 小, 因此影响不是太大。根据计算得到, E11 水 温每增( 减) 1 , V7 蒸汽约增( 减) 60 kg/ h。 1. 3. 2 影响低变催化剂的寿命
由于 E11 热效率降低, 使低变工艺气温度升 高, 影响催化剂的寿命。虽然通过调节 T C127, 增加 E11 的炉水流量可以降低工艺气温度, 但在 E11 效率很低时, 即使全开调节阀也不能将工艺 气降到低变要求的温度( 204 ) , 最高时可达到 230 。有时为了多产蒸汽, 不得不关小调节阀 以提高 E11 水温, 其结果导致低变进口温度也相 应升高。因此可以说, 增加蒸汽产量, 提高装置
抽气的操作方式, 凝汽高达 40 t/ h, 远高于设计值 将垫片改为金属齿形加石墨垫, 效果较好。
( 19. 6 t/ h) , 使低压缸负荷增加; 由于高压蒸汽
( 3) 堵孔
不足, 其压力常低于透平要求的低限 12. 3 M Pa,
原设计内套筒下部的分布孔沿轴向均布, 存
最低曾达到 10 M Pa, 影响透平的安全运行。
蒸汽产量/ kg h- 1
61 749 61 918 62 088 62 259 62 430 62 603 62 777 62 951 63 127 63 304
蒸汽产量增减/ kg - 1
- 0. 25 - 0. 25 - 0. 25 - 0. 26 - 0. 26 - 0. 26 0. 00
0. 27
短路( 见图 3) 。由于内筒没设密封挡板, 内筒与
管束之间的间隙( 29 mm) 超过设计值( 5 mm ) , 致
使部分工艺气没有换热, 降低了热效率。
( 2) 分程管箱、分程隔板结构设计及垫片选
型不合理, 固定密封板的螺丝经常松动, 垫片多
次被冲走, 造成水侧短路, 影响换热效果。
( 3) 内筒下部的分布孔设计不合理, 造成气
58
化肥设计
2004 年第 42 卷
负荷, 是以牺牲催化剂的寿命为代价的。
装不锈钢弹簧片的补救措施, 初步解决了气侧短
1. 3. 3 其他影响
路的问题。整改后换热效果明显提高, 出口温度
( 1) 制约装置高负荷运行 合成气压缩机和 达到 278 , 但仍未达到设计指标。
二氧化碳压缩机都是用高压蒸汽透平带动。2 台
出口水温/ 262. 2 281. 6 249. 1 277. 6 269. 7 284. 2 278 292
2. 3 仍存在的问题 随着时间推移, E11 受开停车冲击, 不锈钢
弹簧片组密封效 果变差, 每次检修 都要更换补 充; 水侧密封损坏等问题仍然反复出现; E11 本 身设计中存在的问题仍然没有彻底解决。
整改内容
更换部分弹簧片; 堵了 8 排分布 孔; 不锈钢垫片换成柔性石墨垫。 更换部分弹簧片; 石墨垫改为金 属齿型垫。 更换部分弹簧片; 垫子改为金属 齿型垫加石墨垫。 更换为改造的 E11
负荷/ % 99. 6 103. 6 96. 2 100. 2 99. 1 103. 3 104. 2 104. 6
图 1 锅炉给水预热器工艺流程
图 2 锅炉给水预热器结构简图 作者简介: 姚晓明( 1943 年- ) , 男, 浙江缙云人, 1967 年毕业于 北京大学放射化学专业, 研究员级高级工程师, 长期从事化肥工 程技术改造工作。
第5期
姚晓明 锅炉给水预热器的改造
57
锅炉给水预热器主要性能指标见表 1。
Key words: boiler f eed w at er preh eat er; problem; reformat ion
建峰化工总厂合 成氨装置采用 布朗工艺流 程, 装置中锅炉给水预热器起到 2 个作用: 第一, 将降至 380. 4 的高变工艺 气进一步 降到 204
, 以满足低变工艺的要求; 第二, 通过换热将 锅炉给水的温度从 143 提高到 290. 7 , 其中 大部分送到合成废锅, 少量送到转化废锅产生高 压蒸汽, 以满足装置之需。
Abstract: T he basic struct ure and exist ing problems of t he original boiler f eed water preheat er w ere int roduced, t he caused reason and the inf luence on system w ere analyz ed, t he ref ormat ion scheme was proposed and t he ref ormation result was summarized. T he result indicat es t hat aft er ref ormat ion at same condit ion , t he outlet water t emperat ure can be increased by 14 , t he st eam out put can be increased by 3. 5~ 5 t / h, t he pow er cost can be saved annually by 2800000 yuan RM B only by this one it em.
1 原锅炉给水预热器存在的问题
1. 1 特性指标 锅炉给水预热器是平盖管箱六管程 DXU 型
管式换热器, 工艺流程见图 1, 结构示意见图 2,
工艺气走向见图 3。由高变来的工艺气由右侧进 入内外筒之间的 夹套, 因夹套右上 方有挡板挡 住, 气体向水平方向及下方流动, 经内筒正下方 的分布孔往上流并与管束中的锅炉给水换热, 经 过换热的工艺气从内筒上部的缺口流出进入左侧 的套筒, 从出口处流出 ( 夹套左下方也有挡板) 。
O ct. 2004
56
热能工程
化 肥设计 Chemical Fertilizer Design
第 42 卷 第 5 期 2004 年 10 月
锅炉给水预热器的改造
姚晓明
( 中国核工业建峰化工总厂, 重庆 408601)
摘 要: 介 绍了原锅炉给水预热器基本 结构及 存在的 问题, 分析了 问题产 生的原 因及 对系 统的影 响, 提出了整改方案, 总结了改造效果。结果表明, 改造后出口水温提高 14 , 蒸汽增产 3. 5~ 5 t/ h, 每年 可节约能耗费用 280 万元。 关键词: 锅炉给水预热器; 问题; 改造 中图分类号: T K223. 528 文献标识码: B 文章编号: 1004- 8901( 2004) 05- 0056- 04
0. 26 0. 27
从表 2 可见, 炉水温度每增( 减) 1 , 合成 汽包可增( 减) 产蒸汽 0. 25~ 0. 27 t / h。E11 炉水 温度对 V7 产汽的影响较小。如图 4 所 示, E11 出口的炉水首先满足 V21 的要求, 剩余部分送 V7。V7 所需大部分炉水来自一段炉对流段, 其 流量根据 E8 的热负荷由 FC106 调节。当 E11 热 效率降低时, 送到 V7 的水不仅温度低而且流量 增加, 在 E8 热负荷一定的情况下, 由 H1 送来的
Reformation of Boi ler Feed Water Preheater
Y AO X iao-ming ( Chi na N ucl ear I ndustry Jianf eng General Chemi cal PlHale Waihona Puke Baiduant , Chong qi n , 408601, Chi na)