300 MW機組流化床鍋爐降床溫受熱面改造

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(1.神華神東電力有限責任公司薩拉齊電廠，內(nèi)蒙古 包頭014100;2.哈爾濱鍋爐廠有限責任公司，哈爾濱市150046)

0 引 言

鍋爐采用單爐膛雙布風板結(jié)構(gòu)、4個高溫絕熱分離器及4個回料閥布置于鍋爐兩側(cè)。燃燒室(爐膛)蒸發(fā)受熱面采用膜式水冷壁及水冷屏結(jié)構(gòu)。爐膛前部布置有8片水冷屏、8片一級屏式過熱器屏，爐膛后部布置8片二級屏式過熱器屏和12片高溫再熱器屏[1-3]。

采用水冷布風板，大直徑鐘罩式風帽，具有布風均勻、防堵塞、防結(jié)焦和便于維修等優(yōu)點， 鍋爐共采用四個內(nèi)徑約8.3 m的絕熱分離器，布置在燃燒室兩側(cè)墻，外殼由鋼板組成，內(nèi)襯耐磨耐火材料，分離器上部為圓筒形，下部為錐形。每個分離器回料腿下布置一個非機械型回料閥，回料為自平衡式，流化密封風用高壓風機供給[4-5]。

爐內(nèi)受熱面布置如圖1所示。

爐前8片中溫一級過熱器和左右各4片水冷屏。

圖1 爐膛內(nèi)受熱面俯視圖

1 存在的問題及分析

鍋爐設計床溫為890～920 ℃，從2011年投產(chǎn)以來，兩臺鍋爐床溫就一直偏高，滿負荷運行工況下超過980 ℃，排煙溫度高于設計值10 ℃，脫硫效率低，鈣硫摩爾比達5以上，一次風量偏大運行。

爐內(nèi)中溫一、中溫二過熱器在運行中金屬壁溫經(jīng)常超溫，不易控制，投產(chǎn)后由于過熱器超溫爆

管就發(fā)生過兩次。

分析認為設計煤種為2 952 kcal/kg的煙煤，但在實際運行中煤的發(fā)熱量為3 500 kcal/kg左右的煙煤，在燃燒過程中，硬度較大，熱爆裂性能差。

圖2 薩拉齊電廠用煤不同粒度檔本征成灰分布

表1 薩拉齊電廠用煤不同粒徑段的成灰數(shù)據(jù)

煤樣盡管灰分和揮發(fā)份都超過20%，但本征成灰性能較差，在清華大學煤燃燒工程研究中心的成灰特性報告中可以看出，成灰粒度分布基本反映了給煤粒度的分布，構(gòu)成循環(huán)灰主體的灰粒度不到所有成灰的20%，煤樣成灰性能差。

由于煤的成灰特性較差，不能形成有效循環(huán)灰，爐膛上部差壓值一直小于1 000 Pa(設計值1 500 Pa)，稀相區(qū)而流化床鍋爐的爐內(nèi)換熱主要依靠循環(huán)灰攜帶的熱量與受熱面進行對流換熱，所以爐內(nèi)循環(huán)換熱不能有效建立，導致床溫較高。

另外鍋爐受熱面設計及布置也存在一定的不合理性。蒸發(fā)受熱面布置偏少，爐前布置的8片水冷屏下集箱位置偏高，水冷屏不能充分吸收下部熱量，吸收效率低。

2 改造方案及效果

這次改造經(jīng)過充分論證考慮在爐內(nèi)增加水冷受熱面，以降低床溫。主要增加水冷蒸發(fā)受熱面，將爐內(nèi)水冷屏下移至密相區(qū)，增加吸熱份額。改造方案如下：

(1)原水冷屏直段不動，向下延長5 m并在外側(cè)增加5根管，屏變寬變長，下部的銷釘管組件全部更換。(每屏28根管，Ф63.5×7，材質(zhì)SA210C)

(2)鍋爐左右兩側(cè)各增1屏，水冷屏由8屏變?yōu)?0屏，所有屏的寬度、長度相同。

(3)增加2個混合集箱，新增屏的引出管與原屏的引出管匯集到混合集箱，再引入鍋筒，鍋筒不增加管接頭。

(4)原水冷屏匯集集箱下移5 m，水冷屏下降管也隨之加長5 m，同時匯集集箱兩端各接長約2.2 m，下降管的吊架由2個改為4個。

(5)原水冷屏下部在水冷壁上穿墻開孔恢復水冷壁，用直管、扁鋼密封；因水冷屏的增加和加寬水冷壁頂棚及前墻重新開孔。

(6)水冷屏上部、下部密封因屏變長變寬、水冷壁新開孔而重新施工。

通過以上改造共增加水冷受熱面540 m2。

圖4 改造方案詳圖

表2 機組負荷200 MW的參數(shù)

續(xù)表2 機組負荷200 MW的參數(shù)

注：以上參數(shù)均為一天的平均值

表3 機組負荷276 MW的參數(shù)

注：以上參數(shù)均為一天的平均值

3 #1爐受熱面改造取得效果

這次改造通過增加蒸發(fā)受熱面，使爐內(nèi)熱負荷分配更合理。改造后通過運行發(fā)現(xiàn)不同負荷下鍋爐床溫下降約25～40 ℃；鍋爐一次風量及總風量減小，過熱器金屬壁溫較容易控制且過熱器及再熱的減溫水也明顯降低，過熱器減溫水減少10～20 t/h，再熱器減溫水用量已經(jīng)減至0 t/h，提高了機組的安全性及經(jīng)濟性。

鍋爐床溫的下降后提高了爐內(nèi)脫硫效率，經(jīng)過統(tǒng)計與對比鍋爐改造完成后Ca、S摩爾比約為3.5左右，比改造前的4(2月份平均)下降了0.5， 并且NOx排放濃度也降低4～20 mg/Nm3。

受熱面改造后鍋爐的煙氣溫度下降比較明顯，可以降低鍋爐排煙溫度提高鍋爐的效率。

4 存在問題及改進建議

改造完成運行兩個月后也發(fā)現(xiàn)存在一些問題，主要表現(xiàn)在主蒸汽、再熱器溫度在負荷低于70%時，溫度偏低5～10 ℃，此時減溫水已減至最小。運行中為保證主汽、再熱其溫度的經(jīng)濟性，增加尾部高過吹灰次數(shù)。

通過電科院改造前后的性能試驗發(fā)現(xiàn)鍋爐效率從改造前91.1%降低至89%。

從改造后發(fā)現(xiàn)雖然鍋爐床溫有一定的下降，但鍋爐效率及主汽溫度也下降明顯，建議受熱面改造時應對整體爐內(nèi)系統(tǒng)統(tǒng)籌考慮，可以適當增加部分過熱收熱面，以彌補過熱系統(tǒng)吸熱份額的不足。

[1] 潘 睿，李淑紅，王志偉，等.高效除塵脫硫CT/n型鍋爐爐前型煤機的研制[J].森林工程，2007，23(1)：56-57.

[2] 吳金卓，馬 琳，林文樹.生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)和經(jīng)濟性研究綜述[J].森林工程，2012，28(5)：102-106.

[3] 《HG—1065/17.5—L.MG44型鍋爐說明書》.

[4] 呂俊復，岳光溪，張建勝，等編著.循環(huán)流化床鍋爐運行與檢修(第二版).

[5] 李勤道，胡志宏，郝衛(wèi)東，等.135 MW機組CFB鍋爐再熱器改造[J].熱力發(fā)電，2013.