一、概述
目前热电厂配制的65t/h以下锅炉几乎都采用面式减温器。在实际运行过程中由于设计煤种与实际使用煤种普遍不相符，有的甚至差距很大，以及二次风机选型、喷嘴角度布置等各种原因，普遍存在着主汽温度难以控制、易超温的问题。由于超温又没有有效的调节手段，不得不降低锅炉出力，牺牲机组负荷来降温，从而影响企业的经济效益。有些企业由于超温频繁，过热器管已出现脱碳、蠕变、胀粗、甚至爆管，严重威胁着锅炉设备、汽轮机组的安全运行。且面式减温器工作环境恶劣、热交换器温差大，承受着巨大应变，局部零件应力集中，如蛇形减温器总管部位，经常发生环形裂缝，产生泄漏，影响蒸汽品质，不得不停炉检修。本企业二台65t/h锅炉也存在着类似问题。为彻底解决问题，我们在这方面进行了探索，成功地将表面式减温器改造成混合式减温器，取得了满意的效果。
二、存在问题
本企业二台上海锅炉厂生产的SG65/3.82M466 65t/h中温、中压抛煤链条炉，设计煤种的元素：Car = 55.29 %、Har=3.16%、Var＝0.91%、0ar＝5.39%、Sar＝1.83%，War＝1.49%，Aar＝31.93%，干燥无灰基挥发分Vdaf＝38.78%，低位热值Qar= 20456kJ/kg，灰渣变形温度t1＝1200℃，灰渣软化温度t2＝1350℃，灰渣熔化温度t3＞1500℃，颗粒度0~3mm≤25%，0~6mm≤50 %，最大颗粒≤35mm。1#炉减温器结构为蛇形管，换热面积为5.3m2时。锅炉自1995年投产以后，就发现减温器换热面积偏小，主汽温度难以控制，经常超温，不得不减负荷运行。1996年在2＃炉订货时，将减温器芯子由蛇形管换成“U”形管，将热面积增加到13时。改进后，运行情况略有改善，但由于煤种的不稳定，燃烧调节频繁等因素，超温问题未彻底得到解决。出现超温后，即使锅炉补给水全部进人减温器，冷却温度还是无法控制，并且此时汽包水位难以维持（主要是减温器部位流通面积太小）。当开大给水阀门时，汽包水位得以维持，但减温水量又减少（因为减温水系统管道阻力大于给水系统），在操作上难以兼顾汽包水位和主蒸汽温度，最终不得不减负荷运行。投产初期，由于供热量较少，锅炉的出力基本上能满足生产需要，超温矛盾还不十分突出。随着供热量的增加，在不影响发电的前提下，客观上对锅炉的出力提出了更高的要求。不仅要求达到额定出力，有时供热量高峰时段，还希望锅炉能适当超一点出力，这样锅炉超温矛盾就更加突出。且减温器芯子又经常发生泄漏，时常停炉检修，为此决定对减温系统进行技术改造。
三、解决办法
在原有的减温器基础上，再增加换热面积，结构上已不可能。为彻底解决主汽温度超温问题，必须将面式减温器改造成混合式减温器。但这样改造，首先面临的问题是减温水水质问题。由于我厂化学水系统设计上采用软化水，将软化水直接作为减温水喷淋，不符合水质要求，易造成过热器及汽轮机结垢，所以必须重新考虑水源。但仅仅为了减温器用水而改造化学水系统，显然不合理。经过充分论证，决定采用凝结水作为减温器用水，并对原给水、减温水系统进行改造，以符合混合式减温器的使用要求。在2001年、2002年先后完成二台锅炉的减温系统改造，详见系统图1和图2。
1．热力参数计算
根据制造厂提供的经验数据，在给水温度为150℃时，面式减温器的换热面积是按83.7kJ/kg 计算吸热量，或按锅炉出力的5%来计算减温器的喷水量；当给水温度低于150℃时，喷水量可以适当减少。考察同类型锅炉相同改造之后的实际运行情况，减温器的喷水量一般在3~4t/h。但有时变化较大，具体原因不明，因为给水与减温水都用除盐水且在同一个给水系统中，能满足使用要求也就没有深入分析原因。而改造后的减温水系统是一个独立的系统，必须对喷水量精确计算。由于现场没有减温器进出口蒸汽测温点，只能按制造厂提供随机文件进行热力计算。减温器进口温度为380℃，出口温度为335℃。经热力计算后，当锅炉出力在65t/h情况下减温水量约3t/h，基本上符合制造厂推荐的经验值，及同类电厂的实际运行情况。但在投产以后，实际用水量与计算水量相差很大，几乎相差一倍，达到5~6t/h左右，主要原因是煤种不同而引起火焰中心提高，造成减温水量偏大。 
2．减温系统水泵选型
根据热力计算，减温器喷水量为3dh，考虑锅炉负荷波动及煤质的变化，应留有一定的余量，最终确定减温器喷水量为4t/h，考虑系统阻力及喷嘴的压差确保更好地雾化，工作压力确定为6.0MPa。如此小的流量，工作压力又较高，当时市场上离心泵无法满足工艺要求，只好选择容积泵。经过反复比较、论证、考察，最后确定柱塞泵作为减温器喷水的工作泵，型号为3DJ4000/3，一开一备，采用变频控制。因为柱塞泵的流量同转速存在着线性关系，利用频率即可换算成流量，可以减少一套流量装置。投产以后，由于热力计算失误，减温水量远远大于3t/h，需二台柱塞泵同时运行才能控制温度。在2#锅炉改造时采用离心泵，型号DC1250×11。
3．热力系统设计
由于在没有合适的离心泵的情况下才选择了柱塞泵，给热力系统设计增添了许多困难。首先是柱塞泵出口压力存在波动脉冲问题，尽管选择了三柱塞的柱塞泵，但其流量稳定性无法同离心泵相比，在压力波动时影响减温器喷水雾化，从而影响换热效果。所以在系统设计上增设了蓄能器，避免脉动而影响喷雾效果。其次是柱塞泵的流量调节问题，尽管采用了变频调速，在理论上是可行的，但忽略了柱塞泵的工作特性，即柱塞泵在低转（即小流量压力不变）情况下，电机运行电流要超过额定值，引起变频保护动作。后来制造厂也证实在额定流量的50%时，就要超过额定电流。所以变频调速只能在50%以上流量情况才能正常工作。而减温器需要的流量为零至额定值，所以多余的流量必须能自动溢出，否则将损坏柱塞泵。经反复论证，采用液压系统中常用的溢流阀，理论上应该是可行的，所有液压站设计都在使用。但用在水系统，由于介质变化，无法正常工作，最后只能采用止回阀，使多余的水量泄流到给水系统中，尽管不很理想，主要是背压偏低，但基本上也能符合使用要求。所以设计上流量调节主要还是考虑调节阀调节，只有在大流量时才采用变频调节。2#锅炉减温系统改造吸取第一次改造中喷水量计算的失误，采用了离心泵作为减温水泵。二台炉子正常运行时，一台离心泵供二台锅炉减温器；一台锅炉运行时，才用柱塞泵作为减温喷水，很好地解决了上述问题。
四、注意事项
1．当进行减温系统改造时，首先考虑是喷淋水的水质问题，如果热电厂设计时采用除盐水作为补给水，则改造要简单得多。热力系统设计也简单，改造费用低，运行费用也节省，仅在原给水回路中增设一套调节系统，就可以满足减温器的喷淋水的使用要求。
2．喷淋水水量的计算，如果热电厂的补给水是除盐水，则几乎不需要什么热力计算，仅考虑管子的大小尺寸就可以。如果采用凝结水或其他水源，则必须认真计算，一定要根据本厂的实际情况，必要时增设临时测温点，取得可靠数据，才能精确计算。绝对不能采用制造厂提供的热力计算数据，这是新增水泵选型的依据，也是系统改造成败的关键。
3．采用凝结水作为减温器喷淋水，可以在冷凝泵出口取水，也可以在低压加热器出口取水，具体要视水泵设计使用温度而定。
4．采用凝结水作为减温器喷淋水，要注意热电厂热力系统的补水方式，千万不能将软化水补在热井，否则要影响喷淋水水质造成过热器及汽轮机结垢。
5．由于减温水量变化范围较大，调节阀的选用是关键，一定要选调节性能好，泄漏少，工作可靠的调节阀，以确保小流量的可靠调节。
6．投运初期要注意减温器喷嘴受堵现象，管系冲洗一定要彻底。
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