四分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器一次風(fēng)側(cè)增加扇形板優(yōu)化改造

（山西平朔煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司 山西朔州 036800）

0 引言

X 廠(chǎng)爐膛下部采用褲衩腿型結(jié)構(gòu)將下?tīng)t膛一分為二形成左右2 個(gè)燃燒室，空預(yù)器采用四分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。在運(yùn)行過(guò)程中，2 臺(tái)一次風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的冷一次風(fēng)混合后進(jìn)入空預(yù)器，換熱后的熱一次風(fēng)通過(guò)2 個(gè)風(fēng)道燃燒器進(jìn)入布風(fēng)板下的等壓風(fēng)室。由于2 股一次風(fēng)經(jīng)過(guò)空預(yù)器時(shí)進(jìn)行混合，在調(diào)整爐膛左右側(cè)床壓的過(guò)程中，存在熱一次風(fēng)互相干擾的情況，容易產(chǎn)生偏床現(xiàn)象，不利于機(jī)組穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行。因此，經(jīng)過(guò)相關(guān)技術(shù)研討后，擬對(duì)X 廠(chǎng)空預(yù)器的一次風(fēng)進(jìn)行改造，改造后一次風(fēng)由混合變得各自獨(dú)立，每臺(tái)一次風(fēng)機(jī)變頻調(diào)整各自的風(fēng)量，不僅對(duì)偏床的調(diào)整有利，而且可以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

1 設(shè)備現(xiàn)狀

X 廠(chǎng)現(xiàn)有上海鍋爐廠(chǎng)有限公司生產(chǎn)的1060/17.4-M802 型循環(huán)流化床鍋爐2 臺(tái)。每臺(tái)鍋爐主要由單爐膛、4 臺(tái)高溫絕熱式旋風(fēng)分離器、4 臺(tái)U 型返料器、4 臺(tái)外置式換熱器、尾部對(duì)流煙道、四分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式換熱器、2 臺(tái)風(fēng)水冷渣器和2 臺(tái)滾筒冷渣器等部分組成。采用島式布置、全鋼構(gòu)架、緊身封閉、支吊結(jié)合的固定方式。

1.1 空預(yù)器現(xiàn)狀

X 廠(chǎng)現(xiàn)使用的空預(yù)器為1-32-VI（Q）型四分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式換熱器。轉(zhuǎn)子內(nèi)徑：13.492 m，熱段層高度：1 m，熱段中間層高度：0.775 m，冷段層高度：0.305 m?？疹A(yù)器出口煙氣出口端布置有1 只伸縮式吹灰器，（ECR 工況時(shí)）空預(yù)器主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

1.2 一次風(fēng)管網(wǎng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

2 臺(tái)一次風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的冷一次風(fēng)混合后進(jìn)入空預(yù)器，換熱后的一次熱風(fēng)離開(kāi)空預(yù)器后分為并聯(lián)的兩路，經(jīng)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)、風(fēng)量測(cè)量裝置進(jìn)入風(fēng)道點(diǎn)火燃燒器，最后分別進(jìn)入爐底水冷風(fēng)室。

2 空預(yù)器及一次風(fēng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題

在運(yùn)行過(guò)程中，2 臺(tái)一次風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的冷一次風(fēng)混合后進(jìn)入空預(yù)器，換熱后的熱一次風(fēng)通過(guò)兩個(gè)風(fēng)道燃燒器進(jìn)入布風(fēng)板下的等壓風(fēng)室。由于2 股一次風(fēng)在經(jīng)過(guò)空預(yù)器時(shí)進(jìn)行混合，在調(diào)整爐膛左右側(cè)床壓的過(guò)程中，存在熱一次風(fēng)互相干擾的情況，容易產(chǎn)生偏床現(xiàn)象，不利于機(jī)組穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行。

表1 空預(yù)器主要設(shè)計(jì)參數(shù)（ECR 工況）

3 改造方案設(shè)計(jì)

兩側(cè)一次風(fēng)在空預(yù)器底部設(shè)有聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱，風(fēng)箱中設(shè)置擋板門(mén)：正常運(yùn)行時(shí)，擋板門(mén)關(guān)閉；當(dāng)一側(cè)風(fēng)機(jī)故障時(shí)，擋板門(mén)打開(kāi)，兩側(cè)一次風(fēng)聯(lián)通，不影響機(jī)組正常運(yùn)行。在空預(yù)器一次風(fēng)倉(cāng)中間增加扇形板，將其一分為二，改原四分倉(cāng)改為五分倉(cāng)［1-2］，實(shí)現(xiàn)左、右側(cè)床壓各自調(diào)節(jié)的目的，見(jiàn)圖1。

新增加的一次風(fēng)倉(cāng)隔板需做好徑向密封和軸向密封。

4 空預(yù)器及一次風(fēng)優(yōu)化改造影響分析

4.1 改造后對(duì)傳熱的影響

式中：h 為蓄熱板的高度，m；ρF為蓄熱板的面積密度，m2/m3，取值空預(yù)器高溫和中溫?fù)Q熱段傳熱元件波紋為DU 系列，取值365，空預(yù)器低溫?fù)Q熱段傳熱元件波紋為NF 系列［3］，取值326；CF為考慮轉(zhuǎn)子的有效截面積被蓄熱板充滿(mǎn)程度的系數(shù)，可取0.8～0.99，文中取值0.85；fa為空預(yù)器每一扇形分隔倉(cāng)的有效面積，此處按照轉(zhuǎn)子型號(hào)及結(jié)構(gòu)特性［3］，取值5.396；nr為空預(yù)器分隔倉(cāng)的數(shù)目，取值24。

圖1 空預(yù)器及一次風(fēng)系統(tǒng)改造示意圖

根據(jù)上述公式和數(shù)據(jù)，計(jì)算X 廠(chǎng)現(xiàn)有空預(yù)器的總傳熱面積為82 262 m2。參考同類(lèi)型計(jì)算案例［4］一次風(fēng)側(cè)流通截面份額，計(jì)算一次風(fēng)的傳熱面積為13 418 m2，一次風(fēng)側(cè)的角度為55°。如果增加扇形板，則占去7.5°，改造后的一次風(fēng)的傳熱面積變?yōu)?2 198 m2。在換熱量不變的情況下，出口煙溫將由138.6 ℃上升1.7 ℃，變?yōu)?40.3 ℃，出口一次風(fēng)溫將由292.2℃下降4.7 ℃，變?yōu)?87.5 ℃。

4.2 改造后對(duì)阻力的影響

預(yù)熱器進(jìn)口壓力為爐膛總壓降、布風(fēng)板阻力、風(fēng)道阻力、風(fēng)道燃燒器阻力、調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)阻力、預(yù)熱器阻力之和，ECR 工況為20 780 Pa。

根據(jù)單密封片的特點(diǎn)，改造后對(duì)預(yù)熱器阻力的影響約35 Pa；在進(jìn)預(yù)熱器前的共享風(fēng)箱中間需加擋板，將通道分開(kāi)，預(yù)熱器出口的一次風(fēng)道也需加裝隔板分開(kāi)熱一次風(fēng)道，徹底將原一次風(fēng)分成2 支，分別進(jìn)入2 臺(tái)一次風(fēng)機(jī)。若所加隔板的厚度不足以影響風(fēng)道的通流面積，則改造后對(duì)風(fēng)道阻力的影響按照41 Pa 估算，則改造后ECR 工況一次風(fēng)預(yù)熱器進(jìn)口壓力約為20 846 Pa。

4.3 改造后對(duì)漏風(fēng)的影響

X 廠(chǎng)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器為容克室即受熱面回轉(zhuǎn)式。由24 塊徑向隔板將轉(zhuǎn)子分隔成24 個(gè)扇形倉(cāng)，每倉(cāng)占角15°；熱端采用壓疊緊湊、傳熱面積較大的DU 型雙面強(qiáng)化蓄熱板，冷端采用NF型平板蓄熱板?？疹A(yù)器的攜帶漏風(fēng)較小，不超過(guò)1%。壓差漏風(fēng)是主要的漏風(fēng)源，一般的壓差漏風(fēng)量公式如下：

式中：ΔV 為壓差漏風(fēng)量，m3/s；ΔP 為相鄰兩個(gè)倉(cāng)之間的壓差，Pa；ρ 為氣體密度，kg/m3；K 為泄漏系數(shù)；F 為間隔面積，m2。

由于改造只發(fā)生在一次風(fēng)倉(cāng)，其余風(fēng)倉(cāng)不動(dòng)，理論上壓差為0，故壓差漏風(fēng)量忽略。

5 結(jié)論

（1）改造后的一次風(fēng)的傳熱面積由13 418 m2變?yōu)?2 198 m2，在換熱量不變的情況下，出口煙溫將上升1.7 ℃，出口一次風(fēng)溫將下降4.7 ℃。

（2）改造后對(duì)預(yù)熱器阻力的影響約35 Pa，改造后對(duì)風(fēng)道阻力的影響按照41 Pa 估算，則改造后ECR 工況一次風(fēng)預(yù)熱器進(jìn)口壓力約為20 846 Pa。

（3）改造后只是在一次風(fēng)倉(cāng)中間加了一個(gè)隔板，縱使隔板不嚴(yán)密，當(dāng)左右兩側(cè)一次風(fēng)壓不同時(shí)，只會(huì)在整體一次風(fēng)倉(cāng)內(nèi)部存在一次風(fēng)漏風(fēng)，對(duì)漏風(fēng)率影響很小。

（4）改造后在共享風(fēng)箱中的2 根一次風(fēng)管之間布置連通管，分別連鎖左右側(cè)一次風(fēng)機(jī)。當(dāng)左側(cè)風(fēng)機(jī)故障時(shí)，關(guān)閉左側(cè)故障風(fēng)機(jī)的入口擋板門(mén)，同時(shí)聯(lián)開(kāi)共享風(fēng)箱中的擋板門(mén)，由正常運(yùn)行的另一側(cè)風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)。根據(jù)床壓和負(fù)荷情況調(diào)整風(fēng)機(jī)出口的擋板門(mén)，調(diào)整一次風(fēng)的運(yùn)行。