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【摘 要】本文主要介绍了旋转式暖风器的特点、主要的技术参数及其结构组成特点，在此基础上了介绍了暖风器的工作机理，最后深入研究了暖风器及疏水系统的改造设计思路，并提出了相应的改造方案。

【关键词】暖风器；工作原理；结构特点；改造方案

0.引言

暖风器是利用汽轮机低压抽汽加热空气预热器进口空气的热交换器，安装在送风机出口与空气预热器入口之间，故又称前置式空气预热器。随着电站设备的综合经济性及使用寿命的考虑，暖风器作为电厂主要的锅炉辅机设备之一，越来越被重视。较其他加热方式，如热风再循环、电加热等更具经济性和实用性。加装暖风器，使进入空气预热器的空气温度升高，空气预热器壁温升高，从而可防止低温腐蚀。而且在锅炉冷态启动中，暖风器可用来提高点火风温，改善初始燃烧条件，不仅节省启动用油，而且大幅降低未燃烬油烟油垢聚积在尾部而引发二次燃烧可能性。是锅炉安全经济启动不可缺少重要措施之一。采用暖风器后，使空气预热器的传热温差减小，锅炉排烟温度也就下降，锅炉热效率提高，但暖风器是以汽轮机低压抽汽为加热热源，低压抽汽量的增加，使汽轮机循环效率提高。锅炉热效率下降，汽轮机效率提高，两者相互抵偿，所以全厂效率基本不受影响。换热效率是暖风器的主要设计要素，也是考虑电厂综合效率的关键，目前暖风器是以广泛使用的螺旋翅片管为换热元件，它具有结构紧凑，阻力小，散热面积大，焊接牢固，不易积灰等优点，和其他换热元件比较其换热面积扩大 5～6%，节能效果显著，其阻力特性和传热效率均得到国内外的认可。锅炉的空气预热器入口端采用暖风器后，可以避免在预热器金属表面造成的氧腐蚀和三氧化硫造成的硫酸腐蚀，使金属壁的积灰大为减轻，不致因堵灰造成引风阻力的增加，从而大大延长空气预热器的使用寿命，确保机组的安全运行。尤其在低负荷及原煤含硫量较大时，暖风器的投入使用就充分体现了必要性和重要性。

暖风器疏水的回收方式是利用磁力驱动泵，把回收水打至除氧器。由于疏水温度较高，达到120℃左右，液位控制等经常出现失灵，使磁力驱动泵容易汽化，导致损坏，维修频繁，且磁力泵必须返厂维修，维修期较长。导致暖风器疏水长期外排，造成工质大量浪费，机组补水率大幅上升。

1.旋转式暖风器的特点

冬季锅炉正常运行中，由于煤中硫燃烧后产生的酸性蒸汽，当低于露点温度时，就会发生酸液凝结引起灰垢粘结和对设备腐蚀。据运行情况，冬季不投用暖风器而引发空预器严重堵灰，造成送引风机电流增大，风机调节挡板开足，直接危胁机组安全运行，影响机组带负荷能力。投用暖风器能使受热面壁温比酸露点温度高（20℃以上），就能大幅减少低温粘结灰（有也是松散的）。传热元件结露堵灰后，还影响到热交换率的下降和漏风率增加，引发锅炉效率降低。但暖风器在使用中，也常出现负面影响。暖风器布置在送风机与空预器之间，一年中有数月时间不通蒸汽，随着运行时间延续，风道入口带进粉尘飞虫等杂物沉积在散热片上，同样加大了风道阻力。据电厂运行统计，暖风器设计阻力 23mmH2O，运行数月后阻力能增大到 100mmH2O 以上，特别是夏季风机挡板开足后，对机组安全运行构成危胁。传统型暖风器投用不正常另一原因是，传热元件前后排靠弯管连接，运行中管内蒸汽一般经进口过热蒸汽，降温为饱和蒸汽，冷凝为饱和水，再降温为过冷水易发生因温差大、疏水不畅、应力大而易泄漏，运行维护量大而被迫退出运行。

新型旋转式暖风器针对传统型暖风器在机组长周期运行中出现问题，而设计的。其特点有三方面：一是满足暖风器通蒸汽时热交换能力不变，减轻和防止空预器低温腐蚀堵灰的发生；二是满足暖风器不通蒸汽时，最大限度降低风道阻力的要求，即翻转 90 度，不仅大幅降低风道阻力，而且减少了杂物在传热元件上沉积，再次投用时传热效果不减；三是新型暖风器操作维护，简便，简单的控制就实现了节能效果。

新型暖风器安装位置不变，在送风机与空预器入口风道之间，根据风道实际状况将 暖风器分成几个汽水回路，安装内置的框架上。这样做的目的即减轻重量又方便转动， 有利汽水回路建立，避免疏水不畅等现象发生。分组还可以根据运行情况，全投或分组 投，从而提高了设备可靠性。

新型可翻转暖风器的正常投用热交换功能没有改变，空预器冬季低温腐蚀堵灰程度 得到减轻，提高了空预器热交换能力，改善锅炉燃烧风温，其安全效益和经济效益十分 可观。可翻转的功能还使得夏季风道阻力大幅下降，带来改善风机运行条件，全年仅一 台炉风机节电产生多供电量 50 万度以上，折标煤 100 多吨。

新型暖风器翻转功能可在机组正常运行中进行，结构上又方便分组隔离和保养。与 老式暖风器相比还排除了自身传热元件积灰堵塞问题，再次投用传热效果不减。分析了 传统暖风器经常发生泄漏是因为热应力不均所至，新型暖风器汽水回路克服了这一点， 设备可靠性大幅提高，其直接和间接安全效益和经济效益十分可观。

目前节能降耗、节约增效越来越受社会各行各业重视，是人类自身求生存发展的需要，同样是电厂求生存求发展的需要。随着环保业越来越受人们的关注，大部分电厂投用脱硫设备，提高了发电成本，另一方面是采用，这就促使低硫煤价格上升同样发电成本上升，但对已使用脱硫设备电厂控制煤价成为首选，结果是锅炉燃煤含硫量会比以往高一档次，却可以降低燃煤成本来提高竞争能力。这种情况下，锅炉尾部空预器传热元件金属防腐防堵就尤其重要。酸对设备的腐蚀将是非常严重的，当受热面的温度低于烟气的露点时，烟气中的水蒸汽和硫燃烧后所产生的三氧化硫结合成的硫酸会凝结在受热面上，严重地腐蚀受热面。如果将受热面壁温提高到 20℃以上，低温腐蚀低温堵灰将会得到有效控制。综上所述，节能新型暖风器即防止低温腐蚀堵灰，又消除自身不足，达到节能的效 果，大大改善锅炉运行条件，为机组安全高效长周期运行打下基础，每年还能带来十分 可观经济效益。

2.暖风器的主要技术参数

针对改造项目，设计了符合工程的旋转式暖风器。一、二次风暖风器的主 要技术参数见表1：

表1 暖风器主要技术参数

3.暖风器工作原理和结构

3.1暖风器工作原理

暖风器采用框架结构式，通过反法兰与烟道密封连接，根据烟道的大小可以分为单 片形式或是多片并联形式。一般换热片组合后，安装在足够刚性的框架上。并且一端必 须为浮动连接，以抵消产生的膨胀变形。蒸汽入口端通入高温蒸汽，通过翅片管加热风 道中空气，冷却的蒸汽及水从疏水出口通入再循环系统，暖风器同系统管道联接时，中 间应设置弯头以补偿热胀冷缩。可旋转式暖风器以手动、电动、气动等多种驱动形式实 现换热片的转动，满足节能降耗的要求。一般暖风器设计压力不大于 2.5Mpa，设计温度 不高于 400℃。传热片交叉排列的几组螺旋翅片管束，通过上下联箱联接后安装在金属框 架内，它具有传热效果好，阻力小，坚固耐用，安装维修方便等特点。螺旋翅片管束采 用整体镀锌处理，框架内外涂有耐热油漆，并联单片之间及暖风器与风道联接处均有密 封垫，保证了暖风器的防锈防腐能力和密封性能。

旋转式暖风器主要通过传动机构提供的动力，实现传热管束在风道中的位置的控制，以减少风道内阻力，实现节能降耗的。暖风器工作时，传热管束垂直于风道；暖风器不 工作时，传热管束平行于风道。具体实现如下：传动装置也可以使用手动、电动、气动 等形式产生动力，推动摆臂作 90癨u27491？向回转，摆臂带动连杆机构，将扭矩传递至每片传 热管束的上轴上，多片传热管束便在框架中同时作正向 90癨u22238？转，使得传热管束完全垂 直于风道，这时，暖风器就可以投入工作，由蒸汽入口端通入高温蒸汽，传热管便开始 加热风道中的冷风；如果风道中的空气无需加热时，侧可以停止暖风器工作。首先停止通入加热蒸汽，再由传动装置发出动力，推动摆臂作 90癨u21453？向回转，摆臂带动连杆机构 反向动作，多片传热管束便在框架中同时反向 90癨u22238？转，使得传热管束恢复原位，完全 平行于风道，将风道的阻力降到最低。

3.2暖风器的主要结构

旋转式暖风器主要由框架、可旋转热面、上下支撑、手动执行机构、分体法兰、蒸 汽入口及疏水出口等组成。

（1）框架是设备的基础构架，承受着其它所有零部件的重量和运行载荷，所以框架其 采用优质板材折弯成型，保证整个设备的强度和运行的稳定性。暖风器框架采用分片式结 构，充分考虑了设备运输可行，安装合理，调试、维修简便等的多方面的因素。

（2）暖风器热面是设备功能的实现部件，是换热零件的集成，其主要由上下空心轴、蒸汽集箱、疏水集箱、换热管和两侧加强板等组成。该热面是承受高温高压的重要部件，也是换热效果的保证部件，所以在设计中的精确计算和制造过程中严格控制保证了该部件的质量和一致性。从材料的选择和采购到焊接工艺的控制，再到部件的检验检测， 全过程多方位的确保产品符合安全性要求和使用性要求。换热管采用钢铝复合翅片管（见图二）。双金属铝轧片式翅片管是一种高效的传热元件，基管可根据管内介质的要求选 用不锈钢、碳钢、耐蚀钢、镍钢、钛管等，铝管经过粗、精两次轧制，形成紧套在基管 上的铝翅片管。由于铝的导热系数远高于钢，铝翅片管翅片很高，片厚很薄，翅化比高 达 20 以上，远远超出其它形式翅片管，具有很高的传热效率。翅片管具有多种规格供选 择，设计过程中在满足换热面积的前提下力求将阻力降到最低。

（3）上下支撑组件是保证热面可以旋转的支撑件，由于其旋转零件涉及了高温，为保证可以长期有效的运行，防止锈死、卡滞等弊端，其轴承件采用了不锈钢材质，在主受力端（疏水侧）根据暖风器的布置形式将采用不同的可调心轴承，同时预留了加注润滑的开口，只要打开轴承座的盖板，就可以方便的给轴承添加润滑脂。注意，如需使用 润滑脂，请选择适合温度的牌号。上支撑（蒸汽入口端）由于温度高，而且将存在膨胀 位移，所以采用了无油轴套结构，确保其高温性能。

（4）在暖风器热面的两端各设计了一套分体法兰。其主要功能是两个：一是保证可以方便的更换上下轴承，避免了焊接法兰在更换轴上零部件时要割断主轴的繁琐工作；二是可以方便的和设备关键部件旋转接头实现密封连接，保证设备可以实现在线旋转，而无需脱开法兰或管道等设备，简化操作流程。

（5）在暖风器的蒸汽入口及疏水出口处各设置了旋转接头，通过该接头可以在不断开 连接管道的情况下实现暖风器热面的旋转功能，也就是在固定管道和旋转管道间设置了 过渡。旋转接头由采用不同的材质外筒和内管组成，并以小间隙配合，保证在高温下的 配合性能及有效防止腐蚀锈死。外筒体固定，内管可作旋转，分别通过法兰与管道连接， 在外筒与内管之间采用耐高温的密封材料，保证其密封性能。旋转街头不但实现了动态 密封，同时具有吸收部分暖风器线性膨胀的能力。在外筒上设有固定连接板，用来固定 外壳，防止旋转力矩传递给固定管道。

4.系统设计

每台锅炉设置4台暖风机组，在空预器冷端温度低于138℃时分别投运加热锅炉一二次风。

设计参数：

（1）一次风暖风器耗汽：3.88t/h， 加热蒸汽入口参数： 0.38Mpa、150℃。

（2）二次风暖风器耗汽：9.10t/h. 加热蒸汽入口参数： 0.38Mpa、150℃。

暖风器疏水自流至锅炉房0米疏水箱（2.5m3），疏水箱标高在4.2米处，疏水箱底部设置两台流量在10m3/h的磁力驱动泵，通过磁力驱动泵加压至1.5Mpa，打入汽机除氧器。疏水箱底部另设一路管道至锅炉定排扩容器，在疏水泵故障或疏水水质不合格时直接排入定排。

冷凝水回收现状。

由于暖风器疏水温度较高，液位控制等经常出现失灵，使磁力驱动泵容易汽化损坏，维修频繁，且该泵必须返厂维修，维修期也较长。导致暖风器疏水长期外排，造成工质大量浪费，机组补水率大幅上升。

5.改造方案

采用无动力疏水器组把疏水输送到凝汽器高加紧急疏水扩容器底部。

杠杆浮球疏水器结构及工作原理：

如图所示：暖风器疏水进入杠杆浮球式疏水器，水位高时浮球上升将排水孔打开，水位低时，浮球下降将排水孔关闭，反复开启，保持疏水器一定的水位。

5.1疏水器接入方案

因考虑到技术改造方案的不确定性。故改造分两步走。如图所示：

首先原系统不动，在原暖风器疏水泵进出口管路上引出两根管路￠89mm，在疏水泵一侧接入疏水器，疏水器管路设前后截止门及旁路门。在锅炉房A磨煤机处6.3m处，原暖风器疏水泵至#1机除氧器管路上用三通引出一道管路沿6.3m进入汽机房，最终引至#1机凝汽器高加紧急疏水扩容器预留口。如图虚线所示为新加管路。

系统改造后，可将疏水泵投运，至除氧器管路隔离，将暖风器疏水经自动疏水器引至高加紧急疏水扩容器。若该系统投运不正常，可仍用原疏水泵系统。

若系统改造后，自动疏水器运行正常，可逐步将原疏水泵系统拆除。

5.2改造时间

2011年11月1日-11月10日。

5.3所需材料

表2 所需材料

6.结束语

暖风器作为电厂主要的锅炉辅机设备之一，越来越被重视。较其他加热方式，如热风再循环、电加热等更具经济性和实用性。随着暖风器技术的不断提高和完善，暖风器的结构越来越符合实际应用情况，不仅是效率不断提高，更将节能等的诸多优点结合起来，符合现代化产品的要求。本文深入研究了暖风器及疏水系统的改造设计思路，并提出了相应的改造方案。

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