暖风器冻结事故处理及建议

杨晓东

摘 要： 本文就内蒙古某一电厂暖风器系统进行简要描述，针对该厂暖风器冻结采取相应措施及给出改进建议。

关键词： 暖风器 系统 冻结 改进

中图分类号：TK223.3 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2016）09-0294-02

内蒙古某一电厂为超临界机组，锅炉使用超临界参数直流煤粉锅炉、一次中间再热、单炉膛平衡通风、四角切圆燃烧、∏型布置、固态排渣、紧身封闭、全钢架悬吊结构锅炉，炉后尾部布置两台三分仓受热面回转式空气预热器。锅炉制粉系统为中速磨冷一次风正压直吹系统，配置5台中速磨煤机。锅炉配有2台叶偶调节离心式一次风机，2台动叶可调轴流式送风机，2台动叶可调轴流式引风机。除尘系统为电袋式除尘器。锅炉配置一次风暖风器2台，二次风暖风器2台，皆为JNNFX旋转式暖风器。该暖风器是利用高温蒸汽加热冷空气的一种热交换设备，汽源取自辅汽联箱。

旋转式暖风器通常用在空气预热器进口前一、二次风道中，在冬季需要投入使用时，将暖风器热交换面旋转至与烟道垂直位置，用于加热一二次风温，起到保护空气预热器冷端免受低温腐蚀的作用。当夏季风温高时，可将暖风器旋转90°，旋至与风道平行位置，将暖风器从风道内切除，形成直通风道，使风道内杂物随风带走，避免了暖风器堵塞，并大幅度减少一、二次风道通风阻力，降低风机阻力损失，实现风机节能，提高机组运行的经济性和安全性[1]。

很多电厂的暖风器系统采用疏水汇集到疏水箱，经疏水泵打入除氧器的设计方案。该方案需设置低位水箱、疏水泵、水位变送器、调节单元及再循环调节阀等设备，由于控制逻辑复杂，设备工作环境恶劣，运行过程中经常发生水位控制失灵、疏水泵汽蚀、暖风器泄露等故障，增加了维修成本[2]。故再建新厂的暖风器系统有了较大改进，疏水系统也逐渐设计为疏水经自动疏水器后，可排入地沟或疏水扩容器，水质合格后可依靠暖风器进汽与凝汽器差压，将疏水排入凝汽器。该设计初步投资少，后期维修成本也较低，投运后也较为可靠和安全。

一、暖风器系统简介

厂暖风器系统采用疏水至凝汽器设计，具体介绍如下：

辅助蒸汽经供汽母管来到暖风器平台前，通过一二次暖风器汽源调门及旁路电动门，进入一二次暖风器汽源母管，被送入各个暖风器汽源支管，向上爬升3米后，经各支管手动门进入暖风器。在暖风器内，蒸汽经翅片管束与冷风进行热交换，释放热量凝结为水。疏水从暖风器出来后，进入疏水支管，垂直下落3米后，经疏水器及旁路汇集到一根疏水母管。在暖风器投入初期，水质不合格时，可将疏水外排，或沿疏水母管进入比疏水母管高6米的锅炉启动疏水扩容器，经扩容后进入集水箱。水质合格后，依靠蒸汽压力和凝汽器差压，可将疏水导入凝汽器疏水扩容器，将疏水进行回收。该厂暖风器系统图如下。

虽然该厂采取如此设计，但是该系统在投运及正常运行中，依然存在进汽支管及疏水管路振动的问题，其中以疏水管路振动最为严重。同时，疏水管路设计不合理致使暖风器发生一次严重冻结的事故。

二、暖风器冻结过程

冬季一次锅炉点火时，外界环境温度为-9℃，温度过低，投入暖风器系统，暖风器出口一二次风风温为35℃左右，一二次暖风器供汽调门处于手动方式。由于疏水水质不合格，故将疏水排至锅炉启动疏水扩容器内。锅炉点火后没多长时间，运行人员发现A侧二次风暖风器出口风温测点出现黄闪。就地检测A二次风暖风器进汽支管外壁温度为70-80℃，疏水支管温度为0-2℃，暖风器出口风温已降至0℃以下，A侧二次风暖风器冻结。B侧二次风暖风器出口风温降至4℃，出口疏水温度为8℃左右，B侧也即将冻结。AB侧二次风暖风器进气管和疏水管都产生剧烈振动。手动逐渐将二次风暖风器进汽调门开度至100%，二次风温及疏水温度无变化。

三、暖风器冻结原因分析

经就地检查后发现二次风暖风器汽源调门连杆断开，DCS上显示开度100%，就地只有少许开度。

暖风器翅片管束平面与水平面有3°倾角，可确保疏水向疏水管路侧流动，即时将暖风器内的疏水导出，避免暖风器冻结。但二次风汽源调门连杆断开，调门开度过小，致使进汽量大幅减少，汽压不足于将疏水压至高6米的启动扩容器内。一二次风暖风器疏水汇至一根疏水母管，且疏水温度存在较大差异，导致疏水母管产生大幅振动。

同时，各管道至地沟疏水手动门全都关闭，疏水母管内的疏水慢慢积攒。开始向暖风器内倒灌，并倒入二次风暖风器汽源母管内，而汽源母管至有压放水，是经过放置在0米的电动门后，再进入启动扩容器，其管道细且落差大，疏水也无法及时排出，致使进汽管道振动。

四、采取的解决措施

1.立即打开二次风暖风器进汽母管疏水排地沟手动门和疏水器前排地沟手动门，见有疏水连续排出。关小A侧二次风暖风器进汽手动门，开大B侧进汽手动门，将有限进汽较大程度导入冻结情况较轻的B侧暖风器内，防止B侧进一步恶化。DCS显示B侧二次风暖风器出口风温缓慢上涨，同温度检测器测量该暖风器疏水各支管壁温，也逐渐回升。

2.迅速安排检修处理二次风暖风器进汽调门。处理结束后，根据B侧暖风器出口风温来调节调门开度，B侧二次风暖风器出口风温及疏水温度恢复正常，A侧二次风暖风器温度无明显变化。进一步关小A侧二次风暖风器进汽支管手动门，防止进汽量过大，增加疏水量。

3.投入送风机、引风机和一次风机自动。

4.退AB侧送风机的“送风机停，联停同侧引风机”逻辑；退主保护“总风量低，MFT”；强制关送风机出口联络门。

5.将A侧送风机动叶调节接触自动，手动缓慢关小动叶开度，观察B侧送风机动叶自动开大，维持总风量稳定。此过程中，应注意观察B侧暖风器出口风温变化，并即时调节二次暖风器进汽调门开度，防止B侧暖风器进汽量过少，造成B侧暖风器冻结。

6.将A侧送风机动叶开度关至0，关闭出口挡板，停运A侧送风机。对A侧二次风暖风器进行冷风隔离。

7.利用炉膛热量和空预器吸收烟温的热量缓慢倒流入A侧送风机风道内，对暖风器进行加热，融化翅片管束内已冻结的疏水。

8.就地用点温枪测得A侧二次风暖风器上下风道壁温、暖风器进气管温度和暖风器疏水各支管壁温都有明显上升。安排人员去A侧送风机出口风道，检查风道是否存在漏水情况。若存在漏水情况，则按暖风器泄露处理。

9.对暖风器进行加热过程中，要注意观察A侧空预器的出口烟温。若出口烟温过高，可就地微开送风机出口联络门，对A侧二次风管道送入少量冷风，用于控制空预器出口烟温，防止空预器出口温度过高。因为该厂配置电袋除尘器的袋式除尘器保护停运条件有一条为：布袋除尘器入口温度>170℃（无论何时）[3]。

10.A侧空预器出口烟温下降后，可再关闭送风机出口联络门，以便热气能继续加热暖风器，加快暖风器融化速度。

11.同时还可以安排人员使用喷油灯对A侧二次风暖风器进气管和疏水支管进行加热，进一步加快暖风器融化速度。

12.处理过程中可观察A侧暖风器各排地沟疏水手动门处的疏水流量，疏水流量减少且有蒸汽露出时，可开大A侧二次风暖风器进汽支管手动门，关小排地沟疏水手动门。

13.待暖风器疏水支管壁温上升至90℃左右时，即可恢复A侧送风机运行，并投入退出的逻辑保护，调平AB侧二次风暖风器进汽支管手动门开度，确保两侧进汽量和疏水温度相近。

14.关闭各管道至地沟放水手动门，建立封闭系统，依靠蒸汽压力将疏水排入启动扩容器内。

五、针对该厂暖风器系统给出建议

1.暖风器投运初期，暖风器进汽量少，不足于将疏水压至高处的启动扩容器时，可将疏水器前至地沟疏水手动门打开，将进汽母管至地沟疏水手动门打开，及时将疏水排出，防止暖风器管道冻结和管道振动。

2.在合理位置增加暖风器疏水集箱。由于一二次风暖风器设计参数不同及运行工况经常变化，那么一次风暖风器和二次风暖风器疏水温度将存在较大差异。而将一二次风暖风器疏水直接汇至一根疏水母管，必将导致疏水母管的经常性振动。可将一次风暖风器疏水与二次风暖风器疏水，各用一个疏水管路，共同引至暖风器疏水集箱混合后，在依靠蒸汽差压进入凝汽器。

3.暖风器系统管路设计不合理。暖风器热交换面比疏水母管高3米，疏水至启动扩容器的入口比疏水母管高6米。若出现进汽量不足的情况，将致使疏水无法排至启动扩容器内，反而会进入暖风器翅片管束，倒灌入进汽母管。这也是此次暖风器冻结的主要原因。

建议设计安装时合理布置管道走向，尽量设计成从高往低走的趋势。若启动扩容器入口高出疏水母管过多，即可设计地坑，可考虑将启动扩容器、启动扩容器集水箱及启动疏水泵安装至地坑内，使启动扩容器高度降低。

参考文献

[1]济南海源电力设备有限公司JNNFX 旋转式暖风器安装使用说明书

[2]周军舰.国华沧电一、二期锅炉不同暖风器疏水系统经济性比较[J].科技信息，2012（31）：427

[3]浙江菲达环境工程有限公司电袋除尘器使用维护说明书