蒸汽锅炉面式减温器改造

郭瑞倩

（哈尔滨和汇焓科技有限公司，黑龙江 哈尔滨 150028）

1 蒸汽锅炉概述

某热力公司现有的蒸汽锅炉为过热蒸汽锅炉，蒸发量150 t/h，额定蒸汽压力1.6 MPa，过热蒸汽温度300℃，燃料采用褐煤，用于发电。炉膛宽度为11 860 mm，炉膛深度为（前后水冷壁中心线间距离）6 700 mm。炉膛中的烟气经炉膛出口窗进入深度为1 600 mm的燃烬室，流经燃烬室内布置高温段过热器和低温段过热器，折向90°流向下方，从下方转90°后水平进入对流管束，进入对流管束后，在隔烟墙的作用下，纵向冲刷对流管束，然后烟气从上方水平流出，折向90°后，逆流横向冲刷三级钢管省煤器，纵向冲刷立式空气预热器，最后经尾部烟道排出。

饱和蒸汽从锅筒引出后，进入低温段过热器，单管圈的低温过热器与烟气流动方向呈逆流，低温段过热器与高温段过热器间有面式减温器，过热蒸汽流经面式减温器后进入高温段，最后汇入过热器出口集箱引出，过热器布置结构如图1所示。

由于过热器管温度较高，炉内参与换热和炉外不受热管壁温不同，因此，设置过热器管换材点，炉内管材采用12Cr1MoVG，炉外管材采用15CrMoG。

2 面式减温器

面式减温器换热方式为间壁式换热，通过对流换热达到冷却过热蒸汽的目的。两种换热介质并不接触，对冷却介质没有特殊要求。在工业锅炉中，通常用回水作为冷却水，不需对水质进行再处理，经济性好。

面式减温器减温幅度受限，一般情况下，减温幅度随水量的增加而增大[1]。面式减温器调节幅度受限，当减温水达到一定值后，减温幅度不再变化，若想继续降低蒸汽温度，只能更换更大容量的减温器。受减温器该特点的限制，在实际运行中，经常出现蒸汽超温现象。

该蒸汽锅炉面式减温器为U型管表面式减温器，结构如图2所示。集箱上部中心线两侧30°管为蒸汽入口，下部为蒸汽出口管。图中集箱内位置，上部圆管为冷却水出口管，下部为冷却水入口管，连接冷却水进出管的为中间蛇形管。

实际运行中发现，当锅炉负荷在120 t/h时，减温水量已达88 t/h，此时过热蒸汽温度为306.9℃。继续增加负荷时，即使增加减温水量也会出现蒸汽超温现象，而资料中显示实际锅炉运行中出现过热器高温爆管的现象也很多[2-4]，过热器管超温爆管不仅影响锅炉的正常运行，更严重者可能引起爆炸等更严重事故。

3 喷水减温器

喷水减温器是通过将减温水雾化，喷入过热蒸汽中，与过热蒸汽混合并汽化。水的汽化过程是吸热过程，过热蒸汽的热量被水吸收，达到降低过热蒸汽温度的目的。喷水减温对水质要求较高，根据喷水量来调节过热蒸汽温度，惯性小、减温幅度大。并且过热蒸汽温度至少应大于该压力下饱和温度20℃，否则减温水不能及时汽化，影响锅炉安全运行。由于喷水减温这种气温调节方法具有结构简单、调节范围大、惰性小等特点[5]，在较大容量锅炉上应用比较广泛。

4 减温器结构改造

为降低减温器调温反应时间，提高过热蒸汽品质，对蒸汽锅炉原有面式减温器进行改造，将面式减温器更换为喷水式减温器。具体设计改造措施如下：

1）取消原有面式减温器集箱，但由于受到锅炉结构及锅炉房高度的限制，原面式减温器集箱拆除难度大，因此改造时考虑保留原面式减温器集箱，将其作为高温与低段过热器的中间集箱使用，将集箱内的换热管与连接法兰去除，将面式减温器下部两排管与原过热器管断开并封堵。面式减温器原进水管与锅炉主给水管断开并封堵，回水管与混合器接头断开并封堵。原有的反冲洗管路与新设计的喷水减温器反冲洗管路连接。

2）原面式减温器周围位置受限，新喷水减温器部件不能放置在剩余空隙内，因此考虑将喷水减温器部件放置在锅炉炉顶。由于锅炉宽度较宽，若从单侧喷水会导致蒸汽与水混合不均匀，导致左右蒸汽出现温差，因此考虑在高温段与低温段过热器间增加两个喷水减温器，左右对称布置，两侧喷水。在原面式减温器集箱开若干圆孔，将连接管与原面式减温器集箱与喷水减温器集箱相连。

3）增加低温过热器出口集箱，将原面式减温器集箱断开的过热器管与新增低温过热器出口集箱连接。新增低温过热器出口集箱上设计有连接管接头，连接管与新增喷水减温器集箱相连。

4）面式减温器集箱两端通过连接管与喷水减温器相连，减温后的过热蒸汽通过此连接管进入原面式减温器集箱，过热蒸汽在原面式减温器集箱内混合后进入高温段过热器，与烟气进一步进行换热。

5）增加喷水减温水管路及阀门等，减温水来自于经过处理的锅炉给水。减温水管路在锅炉给水管引出，引出后分成两个减温水管路进入锅炉左右两端的喷水减温器。在减温水管路上设置阀门、温度计、流量计等附件，以便更好地调节减温水流量。

6）减温水管路上的调节阀、温度计及流量计等附件，可以根据实际需要将其引至操作平台或者主控制室内。

7）原设计中需要拆除的部件及保温等在不影响新增喷水减温部件的基础上可根据需要决定拆除或者保留。

5 改造后系统及运行情况

根据改造设计文件对面式减温器进行改造，喷水减温系统满足质检及运行要求，对原面式减温器减温水管路及阀门等部件，在不影响新增部件的前提下，进行了保留处理，减少了施工成本。

从锅筒出来的饱和蒸汽进入低温过热器入口集箱，在低温过热器入口集箱内均匀进入低温过热器管，与烟气换热后，进入低温过热器出口集箱。在低温过热器出口集箱内通过连接管进入喷水减温器混合集箱，蒸汽自混合集箱左右两侧进入喷水减温器，与水进行混合并换热，降温后的过热蒸汽进入高温过热器入口集箱，在集箱内均匀进入高温过热器管，与烟气换热后，得到所需要相应温度与压力下的过热蒸汽，最后由过热器出口集箱两侧排出。

对锅炉试运行时的数据进行记录，通过对比历史数据发现，喷水减温器喷水量在锅炉满负荷时只有9 t/h左右，而原面式减温器在出力为120 t/h时，减温水量就已达到90 t/h，减温水量较之前大大较少。减温调节时间也比原面式减温器大大缩短。此次改造满足了快速降低过热蒸汽的目的，蒸汽品质并未受到影响。

6 结论

将面式减温器改造为喷水减温器后，锅炉已正常调试运行。经改造后，喷水减温调节过热蒸汽温度响应时间更短，调节温度更加精准，减温水量大大减少，经济适用性更高。