鍋爐受熱面改造及其技術(shù)經(jīng)濟性分析

祝志方

摘 要：以某熱電廠流化床鍋爐的實際運行情況為例，分析了流化床鍋爐在工作中存在的問題和危害，并提出了鍋爐受熱面的改造方案。對比、分析了改造前后的相關(guān)運行參數(shù)和技術(shù)經(jīng)濟性，以期為相關(guān)工作提供參考、借鑒。

關(guān)鍵詞：流化床鍋爐；受熱面；運行參數(shù)；經(jīng)濟效益

中圖分類號：TK229.6+6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.02.021

隨著我國經(jīng)濟的飛速增長，在生活和生產(chǎn)中，對能源的需求量越來越大，發(fā)電廠的施工建設(shè)項目也在不斷增加。但是，在一些熱電廠中，由于鍋爐的運營時間過長和改造不合理等原因，不能有效保障其運行的安全性和運行效率，嚴(yán)重影響了熱電廠的正常運行。如何有效改造鍋爐保證其運行的可靠性已經(jīng)成為了人們關(guān)心的主要問題之一。

1 YG—130/3.82—M流化床鍋爐

1.1 存在的問題

在流化床鍋爐運行的過程中，主要存在以下4個問題：①過熱器超溫。過熱器減溫聯(lián)箱出入口氣溫溫差達(dá)200 ℃，調(diào)溫范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計調(diào)溫范圍30 ℃。噴水量達(dá)10 t/h以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計噴水量4.5 t/h。②爐頂棚受熱面布置少。爐膛上部火焰溫度高，爐膛出口煙溫超過設(shè)計煙溫834 ℃。③排煙溫度在110 ℃以下，低于設(shè)計值135 ℃。④為了避免過熱器超溫，只能減少進(jìn)煤量，把負(fù)荷控制在110 t/h左右，進(jìn)而影響鍋爐的負(fù)荷和經(jīng)濟效益。

1.2 長期運行所帶來的后果

流化床鍋爐長期運行，會帶來嚴(yán)重的后果，具體表現(xiàn)在以下3方面：①如果過熱器長期在超溫10～20 ℃的情況下運行，過熱器管就會發(fā)生蠕變，其壽命會縮短1/2，而且還會影響汽輪機的壽命。②由于過熱器減溫聯(lián)箱投水量偏大時，其出入口氣溫溫差最大時將達(dá)到200 ℃，使得減溫聯(lián)箱壁溫溫差過大，產(chǎn)生交變熱應(yīng)力。鍋爐長期運行，會使減溫聯(lián)箱發(fā)生彎曲變形，嚴(yán)重時還會出現(xiàn)裂紋，進(jìn)而威脅生產(chǎn)安全和人身安全。③爐膛頂部火焰溫度偏高，頂棚受熱面布置少，使斜棚長期處于高溫狀態(tài)。這會使斜棚框架因為過熱而燒損，使得斜棚漏火、漏灰。這樣，不但會影響鍋爐的負(fù)荷和熱效率，還會影響現(xiàn)場的工作環(huán)境。由于斜棚框架燒損變形嚴(yán)重，所以，每年需停爐修復(fù)兩三次。

1.3 原因分析

出現(xiàn)影響鍋爐運行的主要原因是：①爐頂棚受熱面布置偏少，管節(jié)距大（達(dá)200 mm）。這就使得頂棚管輻射吸熱量少、爐膛上部火焰溫度偏高，頂棚管不能有效保護(hù)斜棚。②4床、8床取消后，4床、8床的埋管被耐火磚、耐火塑料覆蓋，爐膛內(nèi)蒸發(fā)受熱面減小、飽和蒸汽量減少，使得過熱器管內(nèi)的蒸汽質(zhì)量降低、流速減小，單位吸熱量增加。③原設(shè)計計算書中的煙

溫計算值有誤差，選取飛灰份額數(shù)值有誤，對受熱面的計算造成了巨大的影響。這樣，便會使過熱器受熱面積布置偏多，使過熱器管內(nèi)的蒸汽質(zhì)量流速降低，增加過熱器管內(nèi)蒸汽的吸熱量，使得過熱器管壁超溫運行。④排煙溫度低，達(dá)不到設(shè)計溫度。出現(xiàn)這種情況的原因主要是過熱器受熱面布置偏多，過熱器后還布置了蒸發(fā)受熱面，增加了吸熱量；鍋爐負(fù)荷低，減少了給煤量，使得排煙量減少，煙氣攜帶熱量減少。

1.4 改造原則和要求

為解決上述問題，提出對YG—130/3.82—M流化床鍋爐進(jìn)行改造的方案，在保證機組安全、正常運行和各種參數(shù)符合規(guī)范要求的前提下，改造方案要盡可能減少施工工作量，并充分利用鍋爐本體部件縮短施工工期，降低投資。具體技術(shù)要求如下：鍋爐熱效率為74.33%，鍋爐蒸發(fā)量為130 t/h，過熱蒸汽壓力為3.82 MPa，過熱蒸汽溫度為450 ℃，給水溫度為150 ℃，沸騰層床溫為1 000 ℃，排煙溫度為135 ℃。

1.5 改造方案

1.5.1 初步改造方案

將鍋爐改造成循環(huán)流化床鍋爐后，該方案中存在的問題是：①投資大；②施工工程量大、鍋爐停運時間長，會影響正常的發(fā)電生產(chǎn)；③將原有鍋爐改造成循環(huán)流化床鍋爐后，各級工作人員對鍋爐的點火運行等操作還不熟悉，就勢必引發(fā)各種各樣的問題。

1.5.2 確定改造方案

針對初步方案中存在的問題，為了保證電廠的生產(chǎn)經(jīng)營，要盡量縮小改造范圍，減少工程量，保證施工工期，并盡可能地降低投資，所以，決定從受熱面改造入手。具體的改造方案是：①取消后墻水冷壁延伸到轉(zhuǎn)向室布置在過熱器后的蒸發(fā)受熱面，使其受熱面積為29.966 m2。②將后墻水冷壁沿后墻延伸到前墻，并與前墻水冷壁一起延伸到頂棚，構(gòu)成頂棚管，增加爐膛內(nèi)的蒸發(fā)受熱面，提高鍋爐的蒸發(fā)量。③為了防止頂棚管吸熱量過多，爐膛出口溫度下降幅度過大，要將耐火塑料覆蓋在頂棚管上，并布置成燃燒帶。④將后墻水冷壁出口聯(lián)箱原平棚位置移到平斜棚交接處上部，利用懸吊裝置將其固定。⑤割掉高溫過熱器管8排，其面積為35.34 m2；割掉低溫過熱器管3排，其面積為29.4 m2。

2 改造前后參數(shù)對比與經(jīng)濟效益分析

2.1 參數(shù)對比

改造前后參數(shù)對比分析如下：①鍋爐改造后，蒸發(fā)量比改造前增加了20 t/h。②鍋爐改造后，輻射受熱面的布置方式既增加了輻射受熱面和輻射吸熱量，又降低了斜棚下部火焰的溫度，對斜棚起到了良好的冷卻效果，使得斜棚不被高溫?zé)龘p。③輻射受熱面增加，過熱器受熱面積減小，增加了過熱器管內(nèi)的蒸汽質(zhì)量流速，會對過熱器管壁起到良好的冷卻作用，并使得過熱器進(jìn)出口的運行參數(shù)達(dá)到設(shè)計值。④減溫水量比改造前的投水量少，達(dá)到了設(shè)計值的要求，且調(diào)溫幅度在30 ℃左右，而改造前的調(diào)溫幅度達(dá)200 ℃左右。鍋爐改造后如圖1所示。改造后的鍋爐避免了減溫聯(lián)箱因調(diào)溫范圍過大而使得減溫聯(lián)箱發(fā)生彎曲、變形的情況，有效地延長了鍋爐的使用壽命。⑤鍋爐改造后，排煙溫度基本達(dá)到了135 ℃，有效防止了尾部受熱面被低溫腐蝕。⑥鍋爐改造后，發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗下降了89 g/kW·h。鍋爐改造前后的參數(shù)對比情況如表1所示。

表1 鍋爐改造前后的參數(shù)對比情況

參數(shù) 改造前 改造后 單位

蒸發(fā)量 110 130 t/h

發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗 749 660 Kg/kw·h

爐膛出口溫度 880 830 ℃

過熱器出口溫度 450 450 ℃

排煙溫度 110 135 ℃

沸騰層溫度 970 1000 ℃

懸浮室輻射受熱面積 312.07 358.69 m2

轉(zhuǎn)向室蒸發(fā)受熱面積 29.996 / m2

低溫過熱器受熱面積 598.72 569.31 m2

高溫過熱器受熱面積 351.81 316.47 m2

減溫水噴水量 10 2 t/h

減溫器入口溫度 440～460 365.04 ℃

減溫器出口溫度 240 348.5 ℃

2.2 效益分析

整個YG—130/3.82—M流化床鍋爐改造工程總投資為15萬元，但是，其產(chǎn)生的經(jīng)濟效益是相當(dāng)可觀的。具體表現(xiàn)在以下幾方面：①鍋爐改造后，實際產(chǎn)汽量比改造前增加了20 t/h。按實際年平均運行6 000 h計算，每年可多產(chǎn)汽2 000 t，年多發(fā)電1.0×106 kW·h。按電價0.314元/kW·h計算，則一年可以增加收入31.4萬元。②增加布置在斜棚下部的水冷壁管，對斜棚起到了良好的保護(hù)作用，避免斜棚因燒損嚴(yán)重變形而出現(xiàn)漏火、漏灰的情況。鍋爐改造前，每年需停爐3次修復(fù)斜棚，消耗材料費用20余萬元。因為修復(fù)斜棚會影響發(fā)電量，使其減少了9.0×105 kW·h，減少了收入28.26萬元。③減溫器投水量減少，調(diào)溫范圍變小，避免了過熱器超溫運行，進(jìn)而延長了減溫器和過熱器的使用壽命，保證了鍋爐的生產(chǎn)安全。④排煙溫度達(dá)到了135 ℃，比改造前升高了20 ℃左右，避免了預(yù)熱器被低溫腐蝕，延長了預(yù)熱器的使用壽命。

根據(jù)上述經(jīng)濟分析，除去了改造投資后，年收入可增加44.66萬元，還保證了鍋爐本體的運行安全和運行周期。

3 結(jié)束語

綜上所述，結(jié)合該流化床鍋爐的實際運行情況，反復(fù)研究和驗算改造方案，比較、分析了改造前后的運行參數(shù)后可知，該改造方案是可行的。經(jīng)過改造后的鍋爐，不僅有效提高了其負(fù)荷，還解決了過熱器運行溫度過高、減溫器噴水量過大和斜棚損毀嚴(yán)重等問題，明顯提高了鍋爐運行的經(jīng)濟性和安全性。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕