600MW超臨界鍋爐受熱面改造與效果分析

鄭中甫，劉玉海

(國(guó)電民權(quán)發(fā)電有限公司，河南 商丘 476821)

工廠現(xiàn)用DG1900/25.4-II1型超臨界鍋爐，低溫過(guò)熱器及省煤器布置在后豎井后煙道內(nèi)，省煤器位于低溫過(guò)熱器的下方；低溫再熱器布置于后豎井前煙道內(nèi)，沿?zé)煹缹挾确较蝽樍胁贾?。在?shí)際運(yùn)行中鍋爐排煙溫度比設(shè)計(jì)值要高14℃，額定負(fù)荷600MW運(yùn)載時(shí)，排煙溫度遠(yuǎn)大于14℃，煤耗高達(dá)2.4g/kW·h，影響鍋爐效率以及機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為節(jié)能降耗，在機(jī)組C級(jí)檢修時(shí)，對(duì)受熱面進(jìn)行改造，通過(guò)在尾部煙道的前、后豎井內(nèi)增加低溫再熱器及省煤器管排來(lái)降低鍋爐排煙溫度，提高機(jī)組運(yùn)行效率。

一、改造內(nèi)容

1.前期設(shè)計(jì)

改造前后的鍋爐熱力計(jì)算對(duì)比值如表1所示。

表1 改造前后計(jì)算數(shù)據(jù)表

省煤器及低溫再熱器改造設(shè)計(jì)圖如圖1、2所示。

2.改造實(shí)施方案

低溫再熱器下水平段管由SA-210C(φ57mm×4.5mm)光管組成，每排6管圈繞，橫向節(jié)距S1＝114.3mm，沿爐寬方向共布置168排。本次改造將低溫再熱器入口集箱中心線上部900～2 775mm處之間的垂直管道及局部水平段管排割除，在此位置增加1個(gè)水平蛇形管組。改造后受熱面面積增加約2 309.5m2，新增焊口2 016道。

圖1 省煤器改造設(shè)計(jì)示意圖

圖2 低溫再熱器改造設(shè)計(jì)示意圖

省煤器蛇形管由SA-210C(φ51mm×7mm)光管組成，每排管圈4根管子，橫向節(jié)距114.3mm，共168排。從省煤器入口聯(lián)箱中心線上部763～2 508mm之間的立管割除，將此部分更換為2個(gè)蛇形管圈，改造后增加受熱面積約3 764.4m2，新增焊口1 344道。

施工前，在低溫再熱器、省煤器兩側(cè)標(biāo)高48 200mm處搭設(shè)平臺(tái)，然后利用上部的鋼架安裝U型吊架，在吊架的下部鋪設(shè)架板，利用U型吊架安裝滑道，滑道采用20#槽鋼制作，用20#工字鋼進(jìn)行支撐，滑道寬度1 500mm，高度與集箱中心線上998mm處平齊。用20#槽鋼及小滑輪制作4套滑車，滑車輪的寬度與滑道相同，滑車上部制作成可轉(zhuǎn)動(dòng)的形式，便于管排在爐外的水平運(yùn)輸及調(diào)整。在鍋爐左右兩側(cè)0m處各布置2臺(tái)3t卷?yè)P(yáng)機(jī)，上部起吊點(diǎn)布置在58m標(biāo)高處探出鋼架的工字鋼上，以進(jìn)行管排的垂直起吊。

所有管件在吊裝前按規(guī)程需進(jìn)行通球試驗(yàn)，合格后進(jìn)行可靠封口。待管件組對(duì)合格后進(jìn)行焊接，并按技術(shù)要求對(duì)全部焊口進(jìn)行超聲波或射線探傷。

然后對(duì)新增管排安裝并固定吊掛裝置，預(yù)留5mm膨脹間隙。并按規(guī)程和圖紙要求進(jìn)行水壓試驗(yàn)以確保嚴(yán)密性。

二、改后效果分析

1.改造前后鍋爐性能參數(shù)對(duì)比(表2、3、4)

表2 省煤器出口及排煙溫度變化 ℃

表3 再熱器、過(guò)熱器煙氣調(diào)節(jié)擋板開度變化 %

表4 過(guò)熱器一級(jí)、二級(jí)減溫水調(diào)門開度 %

考慮到數(shù)據(jù)的可靠性以及可比性，選擇改造前、后不同年份的相似季節(jié)、相同負(fù)荷情況下的測(cè)量數(shù)據(jù)，該數(shù)值以算術(shù)平均值引入計(jì)算。

其中，排煙溫度的修正：

式中：tG15δ——修正后排煙溫度，℃；

tA8D——設(shè)計(jì)空氣預(yù)熱器入口風(fēng)溫，℃；

tG14——試驗(yàn)中空氣預(yù)熱器入口煙氣溫度，℃；

t

G15——試驗(yàn)中空氣預(yù)熱器出口煙氣溫度，℃；

tA8——試驗(yàn)中空氣預(yù)熱器入口風(fēng)溫，℃。

2.受熱面面積改變后對(duì)運(yùn)行的影響

鍋爐內(nèi)低溫再熱器及省煤器的受熱面積變化時(shí)，其出口介質(zhì)溫度和煙氣溫度都將發(fā)生變化，勢(shì)必影響到相關(guān)的其他鍋爐設(shè)備的工作狀態(tài)，使鍋爐熱負(fù)荷在各受熱面間重新進(jìn)行分配。

省煤器增加管排后，在燃料總量不變，燃燒調(diào)整不變的情況下，省煤器出口溫度平均提高約6℃。省煤器出口的給水溫度提高后，進(jìn)入水冷壁下聯(lián)箱后的工質(zhì)欠焓減少，進(jìn)入水冷壁內(nèi)加熱后，其蒸發(fā)點(diǎn)位置降低，蒸發(fā)段變長(zhǎng)，從而使蒸發(fā)速度加快。在爐膛出口后過(guò)熱段的換熱量不變而蒸汽流量增加的情況下，過(guò)熱器出口汽溫將下降，導(dǎo)致出口蒸汽的過(guò)熱度降低，過(guò)熱器一級(jí)、二級(jí)減溫水的投入量減少。從表4中受熱面改造后過(guò)熱器一級(jí)、二級(jí)減溫水調(diào)門開度可以得到驗(yàn)證。

低溫再熱器增加管排后，低溫再熱器內(nèi)蒸汽焓升增加，勢(shì)必引起再熱汽溫增加。在再熱蒸汽出口溫度不變的情況下，再熱器減溫水不投入的情況下，必須調(diào)節(jié)再熱蒸汽煙氣調(diào)節(jié)擋板，使通過(guò)再熱器側(cè)的煙氣量減少，降低再熱汽溫度。在尾部煙道煙氣量一定的情況下，低溫過(guò)熱器及省煤器側(cè)的煙氣量必然增大，有可能導(dǎo)致過(guò)熱器超溫，引起過(guò)熱器減溫水投入量增加。

從表3中可看出，在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，再熱器的調(diào)節(jié)擋板開度變小，隨負(fù)荷的增加，角度減少6%～20%左右；過(guò)熱器的調(diào)節(jié)擋板變大，開度增加4%～20%左右。

由省煤器改造引起的過(guò)熱蒸汽過(guò)熱度降低導(dǎo)致減溫水投入量減少，而增加低溫再熱器受熱面引起的過(guò)熱蒸汽的增加，在二者的相互作用下，從表4可看出，過(guò)熱器一級(jí)、二級(jí)減溫水調(diào)門開度均有所減小，說(shuō)明受熱面綜合改造后總體上使過(guò)熱蒸汽的過(guò)熱度有所降低。

受熱面改造后，由于尾部煙道內(nèi)的煙氣與省煤器、低溫再熱器的熱交換增強(qiáng)，省煤器及低溫再熱器處的煙氣出口溫度均出現(xiàn)不同程度的降低，從表2中可以看出，省煤器側(cè)煙氣出口溫度降低17℃。由于省煤器、低溫再熱器出口煙溫降低，直接導(dǎo)致鍋爐排煙溫度降低約12℃。

3.改造后鍋爐熱效率測(cè)試

當(dāng)機(jī)組負(fù)荷為600MW和500MW時(shí)，鍋爐熱效率測(cè)試結(jié)果如表5所示。

表5 鍋爐熱效率測(cè)試 %

三、結(jié)語(yǔ)

鍋爐受熱面改造后，省煤器出口給水溫度、過(guò)熱蒸汽、再熱蒸汽等汽水系統(tǒng)及煙氣系統(tǒng)溫度等均在正常范圍內(nèi)。鍋爐排煙溫度降低12℃，鍋爐效率提高0.5%，創(chuàng)造了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]周永剛,楊立龍,趙陽(yáng)等.鍋爐尾部受熱面綜合改造的試驗(yàn)研究[J].力發(fā)電,2005(9)：54-55.

[2]閻維平,電站鍋爐省煤器設(shè)計(jì)與改造對(duì)過(guò)熱汽溫的影響[J].鍋爐制造,2001(37~39)：54-55.