1 205 t/h鍋爐省煤器改造試驗(yàn)研究

張素珍

(中北大學(xué),山西太原 030051)

1 205 t/h鍋爐省煤器改造試驗(yàn)研究

張素珍

(中北大學(xué),山西太原 030051)

漳澤電力股份有限公司河津發(fā)電分公司2號(hào)1 205 t/h鍋爐燃用煤質(zhì)超出了設(shè)計(jì)和校核煤質(zhì),修正計(jì)算曲線后,使鍋爐的燃燒特性發(fā)生了較大的變化,同時(shí),給鍋爐機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來了一系列問題。在分析上述問題的基礎(chǔ)上進(jìn)行了省煤器改造,從而確定了現(xiàn)有煤質(zhì)下鍋爐的燃燒特性。

省煤器;改造;試驗(yàn)

1 設(shè)備概況

漳澤電力股份有限公司河津發(fā)電公司2×350 MW燃煤機(jī)組配置的鍋爐為三菱重工制造的亞臨界、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、強(qiáng)制循環(huán)汽包型露天鍋爐。鍋爐采用倒U型布置。二、三級(jí)過熱器布置爐膛頂部高煙溫區(qū),一級(jí)再熱器為壁式再熱器,布置在爐膛上部。二級(jí)再熱器布置在爐膛折焰角上方,三級(jí)再熱器置于水平煙道,尾部布置一級(jí)過熱器和省煤器,汽溫特性平坦。省煤器為順列逆流非沸騰式,由水平蛇形管和垂直懸吊管組成,蛇型管采用φ45mm×4.5mm,螺旋肋片管共330根?？疹A(yù)器為2臺(tái)三分倉受熱面轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)空預(yù)器。

鍋爐存在的主要問題是燃煤灰分大,發(fā)熱量低,省煤器肋片根部磨損嚴(yán)重,從而使鍋爐的燃燒特性發(fā)生了比較大的變化。

2 實(shí)際燃燒和試驗(yàn)煤質(zhì)與設(shè)計(jì)煤質(zhì)

實(shí)際燃燒和試驗(yàn)煤質(zhì)與設(shè)計(jì)煤質(zhì)見表1。

表1 實(shí)際燃燒和試驗(yàn)煤質(zhì)與設(shè)計(jì)煤質(zhì)表

實(shí)際燃燒和試驗(yàn)期間鍋爐燃用煤質(zhì)收到基灰分39.91%～35.95%,遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值30.88%;干燥無灰基揮發(fā)分為15.56%～19.29%,遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值21.73%;收到基低位熱值平均值為16.63～17.73 MJ/kg,遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值21.754 MJ/kg,總體來說,鍋爐實(shí)際燃用煤質(zhì)與設(shè)計(jì)煤質(zhì)差別很大。

3 省煤器磨損分析

對(duì)省煤器磨損情況試驗(yàn)。

3.1 試驗(yàn)研究表明

磨損速度與煙氣速度W3.33成正比,磨損速度與煙氣速度不均勻系數(shù)成正比K M 1=1.25;磨損速度與飛灰濃度成正比,磨損速度與飛灰濃度平均系數(shù)成正比KM2=1.2。

由于實(shí)際燃煤灰分高,發(fā)熱量低,使煙氣速度由8m/s提高到8.6m/s,磨損速度增加1.59;使飛灰濃度由17.82%增加到23.66%,磨損增加1.58;兩項(xiàng)合計(jì)增加2.51。

3.2 螺旋肋片管

當(dāng)管子直徑為φ45 mm時(shí),螺旋間距12.7 mm,肋片葉面與垂直于管軸面形成肋片螺旋角為5.17°,即肋片形成的表面為空間面。當(dāng)氣流通過肋片間時(shí),肋片會(huì)引導(dǎo)氣流偏轉(zhuǎn),灰粒由于慣性的作用在肋片附近灰粒會(huì)碰在肋片上,形成灰粒對(duì)肋片的磨損。在肋片根部由于加工形成的皺折且管子根部氣流旋轉(zhuǎn)半徑小,會(huì)對(duì)肋片根部形成嚴(yán)重磨損。

現(xiàn)代電站鍋爐技術(shù)介紹肋片管的肋片是連續(xù)纏繞的,其螺旋角與煙氣流向之間的夾角接近8～10°,盡管與最大磨損沖擊角30°偏離較多,但在肋片根部的磨損是相對(duì)較重的,尤其在肋片較寬,制造過程中纏繞過快,在肋片的內(nèi)圈由于壓縮形成皺折,而煙氣流速選擇較高時(shí),靠肋片根部的地方容易發(fā)生磨損,通過發(fā)電廠的螺旋肋片管第一、第二層磨損較重,甚至將肋片磨掉。

螺旋肋片管煙速我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)在7.14～7.8 m/s,實(shí)際運(yùn)行鍋爐大部分在7.5 m/s以下;前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)為5～6.5 m/s;日本燃用優(yōu)質(zhì)煤標(biāo)準(zhǔn)為10 m/s。

4 肋片式省煤器磨損特點(diǎn)及其分析

省煤器沿管子周圍磨損部位是不對(duì)稱的,把管子立起來,右旋螺旋肋片管子右邊30～70°范圍內(nèi)磨損嚴(yán)重,管壁在0.5mm左右。管子左邊肉眼觀察不到管子直徑變化。右邊肋片磨損比左邊嚴(yán)重,右邊肋片有部分全部磨掉主要原因是由于螺旋肋片旋轉(zhuǎn)肋片形成的曲面是個(gè)空間平面。在右旋肋片根部皺折處附近管子磨損最為嚴(yán)重,有明顯的規(guī)律性,在相同位置處有4個(gè)明顯的磨損坑和磨穿小孔。在此形成最嚴(yán)重磨損部位是由于氣流與管子周圍氣流旋轉(zhuǎn),氣流沿肋片螺旋傾角向上偏離,在肋片皺折處氣流偏轉(zhuǎn)3個(gè)因素引起,氣流偏轉(zhuǎn)而由于慣性的作用引起的氣流與灰粒分離,使灰粒撞在此部位的幾率大大增加。

因此,形成肋片管磨損的不對(duì)稱和在皺折處理附近管子形成最嚴(yán)重磨損是由于下述3個(gè)因素:螺旋肋片的旋轉(zhuǎn);螺旋肋片旋轉(zhuǎn)形成的肋片表面是一個(gè)底部向上的空間曲面 (管子立起來觀察);肋片在加工過程形成的皺折。這些因素都是螺旋肋片結(jié)構(gòu)及制造特點(diǎn)所決定的,是不可能消除的。

5 鍋爐省煤器熱力計(jì)算

5.1 與制造廠熱力計(jì)算比較

按前蘇聯(lián)1973年熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算:燃料元素分析收到基炭 Car=54.44%,收到基氫H ar=2.96%,收到基氧Oar=4.47%,收到基氮Nar=0.96%,收到基硫St.ar=0.55%,收到基灰分A ar=30.88%,全水分M t=5.74%,收到基低位發(fā)熱量Qnet.ar=21.754M J/kg。

爐膛出口過量空氣系數(shù)為1.235,爐膛漏風(fēng)系數(shù)為0.05,空預(yù)器漏風(fēng)系數(shù)為0.07。計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 設(shè)計(jì)省煤器熱力計(jì)算結(jié)果表

計(jì)算結(jié)果表明:省煤器入口煙溫為484℃,高于設(shè)計(jì)值412℃,差值為72℃。煤器出口水溫為326℃,高于設(shè)計(jì)值312℃,差值為14℃。省煤器煙速為8.5 m,高于設(shè)計(jì)值8m,差值0.5m/s,省煤器煙溫降計(jì)算值為120.5℃,設(shè)計(jì)值為63℃,設(shè)計(jì)值是計(jì)算值的52%。省煤器水溫升計(jì)算值為34℃,設(shè)計(jì)值為20℃,誤差41%。

5.2 與試驗(yàn)值比較

按前蘇聯(lián)1973年熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算,燃料元素分析收到基炭 Car=56.23%,收到基氫 Har=2.98%,收到基氧 Oar=3.87%,收到基氮 Nar=0.82%,收到基硫St.ar=0.58%,收到基灰分 A ar=30.22%,全水分M t=5.3%,收到基低位發(fā)熱量Q net.ar=21.059 M J/kg。

爐膛出口過量空氣系數(shù)為1.257,空預(yù)器漏風(fēng)系數(shù)為0.116(與試驗(yàn)值相同)。計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 省煤器試驗(yàn)熱力計(jì)算結(jié)果表

計(jì)算結(jié)果表明:低過傳熱系數(shù)已調(diào)大,低過出口蒸汽溫度看已超過試驗(yàn)值,低過出口煙溫高于試驗(yàn)值15℃;省煤器傳熱系數(shù)已調(diào)大,省煤器出口煙溫試驗(yàn)值比計(jì)算值低17.4℃。初步判定試驗(yàn)值低于實(shí)際值。省煤器煙溫降差值為2.7℃,誤差為2%。省煤器水溫差5.8℃,誤差為12.5%,并且計(jì)算值噴水量比試驗(yàn)值大。初步判定試驗(yàn)值熱水溫度高于實(shí)際值。

6 2號(hào)爐改造方案確定

6.1 改造方案的結(jié)構(gòu)尺寸

改造方案的結(jié)構(gòu)尺寸見表4。

表4 省煤器改造方案的結(jié)構(gòu)尺寸表

6.2 改造方案的熱力計(jì)算

改造方案的熱力計(jì)算見表5。

表5 省煤器改造效果熱力計(jì)算表

7 省煤器特性試驗(yàn)

省煤器改造前后特性試驗(yàn)分別在350MW、 285MW和220MW負(fù)荷下進(jìn)行,試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 省煤器特性試驗(yàn)表

試驗(yàn)結(jié)果表明:省煤器改造后,在350 MW負(fù)荷下水溫提高1.1℃,主汽減溫水量減小45.4 t/h;在285MW負(fù)荷下提高1.4℃,主汽減溫水量減小 84.4 t/h;在 220 MW 負(fù)荷下提高4.1℃,主汽減溫水量減小66 t/h。

8 對(duì)省煤器改造效果的評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)項(xiàng)目及數(shù)值見表7。

表7 省煤器改造效果評(píng)價(jià)表

省煤器改造后,在350 MW負(fù)荷下,煤耗下降1.05 g/(kW·h);在285 MW負(fù)荷下,煤耗下降0.87 g/(kW·h);,在220 MW負(fù)荷下,煤耗下降1.18 g/(kW·h)。

9 省煤器改造后的試驗(yàn)結(jié)論

a)在350MW負(fù)荷下煤耗下降1.05 g/(kW·h),修正后排煙溫度下降8.34℃,主汽減溫水量降低45.4 t/h,鍋爐熱效率提高了0.3%,空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率降低了0.3%。

b)在285MW負(fù)荷下煤耗下降0.87 g/(kW·h),修正后排煙溫度下降8.77℃,主汽減溫水量降低84.4 t/h,鍋爐熱效率提高了0.24%,空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率降低了1.14%。

c)在220MW負(fù)荷下煤耗下降1.18 g/(kW·h),修正后排煙溫度下降5.81℃,主汽減溫水量降低66.0 t/h;鍋爐熱效率提高了0.32%,空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率降低了0.39%[1]。

[1] 郭建軍.河津發(fā)電分公司2號(hào)1 205 t/h鍋爐省煤器改造前后燃燒特性試驗(yàn)研究技術(shù)報(bào)告 [R].2009-6。55-01.太原:山西電力科學(xué)研究院,2009:1-20.

A Test Study of the Econom izer Modification for 1 205 t/h Boiler

ZHANG Su-zhen
(North University Of China,Taiyuan,Shanxi 030051,China)

Due to the great deviation of the fuel from the designed and checked fuel correction curve,the combustion characteristics of the#2 1 205 t/h boiler in Zhangze Power com pany(Hejin branch)w as changed toomuch.It broughtmany safe and economic operation prob lems to the boiler units.On the base of analysis o f the above prob lems,themodification of the econom izer was carried out and the combustion characteristics of the boiler w eremade clear w hen using the current fuel.

economizer;modification;test

TK 723.3+3

A

1671-0320(2010)03-0044-03

2009-11-24,

2010-04-28

張素珍 (1973-),女,山西晉中人,1996年畢業(yè)于太原理工大學(xué)機(jī)械制造專業(yè) ,高級(jí)工程師,從事機(jī)械研究工作。