垃圾焚烧锅炉蒸汽空气预热器存在的问题及解决方案

垃圾焚烧锅炉蒸汽空气预热器存在的问题及解决方案
【摘要】本文首先对使用近十年的垃圾焚烧炉蒸汽空气预热器存在的问题进行归纳，然后阐述了新型蒸汽空气预热器的研发过程，并对改造后的系统控制方法进行了调整，最后分析总结了系统改造的成效。

【关键词】垃圾焚烧；锅炉；蒸预器
0.概述
杭州绿能环保发电有限公司（以下简称公司）是杭州城市生活垃圾焚烧发电模式中唯一采用机械式炉排炉技术的生活垃圾焚烧发电项目。

该项目的一期工程于2004年7月18日首次并网发电，公司在长期的生产运营过程中不断进行设备的技术改造，弥补工艺方面的设计缺陷，积累了大量宝贵的经验，机组年运行时间基本保持在8000小时左右，生活垃圾年处理量超过20万吨，有效地消纳了杭州市滨江区、上城区、西湖区、江干区等地的生活垃圾，为杭州营造“蓝天、碧水、绿地、清净”，打造“国内最清洁城市”做出了巨大贡献。

公司曾荣获“浙江省科技创新优秀单位”、“浙江省环境友好企业”、“杭州市青少年环保教育基地”、“区生态环境教育基地”等荣誉称号。

本文将介绍我们在垃圾焚烧锅炉的蒸汽空气预热器（蒸预器）方面的技术改造情况。

1.原蒸预器存在的问题
我们在使用过程中发现，公司原有的蒸预器存在一些设计上的问题：①结构上管排间距和鳍片间距过于密集，造成风阻较大；②蒸汽加热管容易积灰，且不易冲洗；③分组换热形式造成疏水存在较明显的温差，极易产生水击现象。

另外，由于原蒸预器在工作环境中长期接触腐蚀性气体，而管路的积灰导致无法进行有效的冲洗工作，造成受热面腐蚀严重。

再者，原蒸预器经常发生水击现象，这对受热面造成了较大的损伤，管道弯头处已经多处出现穿孔泄漏，给正常的生产运行造成了一定的影响。

2.新蒸预器的研发过程
原蒸预器存在多种设计问题，进而导致在长期运行后逐渐对正常生产造成了负面影响，因此我们决定对原蒸预器的结构进行重新设计，在达到换热要求的前提下，实现低风阻、无水击、易冲洗及长寿命等目标。

我们收集了国内外各类蒸汽空气预热器、热交换器的资料，对它们的结构进行研究，取其精华、去其糟粕，之后结合公司生产现场的实际情况，选择合理的
系数，通过严谨的计算，测算出新蒸预器的相关设计参数。

之后我们联系了蒸预器的制造厂家，进行新型蒸汽空气预热器制造前的细节研究工作。

设计要点如下：①有足够的换热面积，保证各种工况下蒸预器的出口风温能达到技术要求；②尽量低的风阻；③便于冲洗，每根管子、每个角落都能冲洗干净；④避免水击现象的发生；⑤能长期安全可靠运行。

我们总共设计了三种结构，并邀请了业内专家进行论证，最终通过专家调查法对三种结构的利弊做出了评估，确定了最优结构。

该结构采用逆流式布置，蒸汽在整个换热过程当中经历过热、饱和、过冷三个阶段，与一次风进行充分换热，使凝结水得到进一步冷却，疏水温度低于饱和温度，既能增加换热效率，又能防止水击现象的发生。

同时对整个系统的薄弱环节进行了优化加强，增加了设备的使用寿命。

3.新蒸预器的使用效果
我们委托蒸预器制造厂家根据设计方案进行新蒸预器的制造工作，并于2013年下半年完成了三台炉的蒸预器改造项目。

设备改造之后，我们对该设备的控制方式也进行了优化，现通过蒸预器汽水侧疏水出口的节流阀控制疏水流量来实现蒸预器出口风温的调节。

我们对蒸预器技术改造前后的运行数据进行了比较，发现以下情况：①在同样的鼓风机工作频率下（变频风机），改造后鼓风机的电流要比改造前小5A左右，即鼓风机的耗电量有所降低，为节省厂用电做出了贡献。

②改造后蒸预器进出口压差明显比改造前要小，从数据对比上可知，蒸预器的风阻减小了约1KPa，同时大风仓的风压增加了0.1～0.3KPa，有助于炉排的安全运行。

③我们通过改造前和改造后汽轮发电机组的汽耗率的对比可以发现蒸预器的用汽量有所下降（蒸预器的用汽来自汽轮机的非调抽汽）。

从DCS数据中可以看出，平均汽耗率下降了约0.116kg/kwh（即2.14%，以每天17万kwh的发电量来计算，改造后每天可以多发电0.36万kwh，则每年可多发电132.79万kwh（按1年365天计）。

⑤蒸预器改造后完全消除了水击现象，延长了设备的使用寿命，同时降低了噪音，改善了环境。

另外，公司蒸预器的疏水是通过疏水扩容器回收的，改造前由于蒸预器疏水温度较高，基本在60℃以上，疏水扩容器的排汽管常年冒汽，汽水损失较大；改造后蒸预器疏水温度降到40℃以下，疏水扩容器的排汽管基本不冒汽了。

再结合改造前和改造后除盐水的用量对比，可知蒸预器技术改造后节约了除盐水的用量。

根据DCS的数据计算，我们发现日均减少除盐水用量约7吨，如此每年可以节约除盐水约2555吨（按1年365天计）。

4.结论
我们对公司蒸预器的技术改造，不但在保证蒸预器有足够换热面积的同时尽
量降低了风阻，而且整个管路布置更不易积灰且便于冲洗，还避免了水击现象的发生。

此外，降低鼓风机电流、降低了汽耗率、减少了除盐水用量，无一不对公司的安全生产及降低运行成本起到了非常积极的作用。