吳寶新
摘 要:分析了電廠鍋爐再熱汽溫偏低的影響因素,提出了的減少三級(jí)過(guò)熱器受熱面積、減少二級(jí)過(guò)熱器受熱面積、增加一級(jí)再熱器受熱面積的受熱面改進(jìn)方案,安全性良好,并提高了全廠熱效率,降低了發(fā)電煤耗率。
關(guān)鍵詞:電廠鍋爐;再熱氣溫偏低;影響因素
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.057
0 引言
如何提高燃煤機(jī)組的熱效率及控制產(chǎn)物NOx、SOx和CO2的排放量己成為電力行業(yè)的重大研究課題,實(shí)踐證明超(超)臨界技術(shù)是當(dāng)前火電應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題最現(xiàn)實(shí)、經(jīng)濟(jì)和有效的技術(shù)。A電廠鍋爐機(jī)組自投運(yùn)以來(lái)一直存在再熱汽溫偏低問(wèn)題。本文以之為對(duì)象,并結(jié)合實(shí)際情況分析再熱汽溫偏低原因,提出合理的改造方案,為電廠鍋爐系統(tǒng)改進(jìn)提供一個(gè)參考。
1 電廠鍋爐存在問(wèn)題及原因
A電廠2×1000MW超超臨界塔式鍋爐自移交生產(chǎn)后再熱汽溫一直較設(shè)計(jì)值(603℃)偏低,負(fù)荷率在75%的情況下再熱汽溫只有570℃-580℃。通過(guò)對(duì)該電廠鍋爐運(yùn)行情況進(jìn)行了摸底試驗(yàn),提出可能造成該廠再熱汽溫偏低的四個(gè)因素,分別為煤質(zhì)偏差、燃燒偏差、汽機(jī)側(cè)影響以及爐膛設(shè)計(jì)。
2 電廠鍋爐再熱汽溫偏低的影響因素
2.1 煤質(zhì)對(duì)再熱汽溫的影響
實(shí)際運(yùn)行煤質(zhì)與設(shè)計(jì)煤質(zhì)在碳含量、灰分、水分及發(fā)熱量等方面存在差異,煤質(zhì)成分的偏差可能是造成再熱汽溫偏低的原因;另外由于摻燒的石炭煤灰熔點(diǎn)高,使得實(shí)際燃煤的結(jié)渣性弱于設(shè)計(jì)煤種,降低了爐膛等輻射受熱面的玷污程度。也就是說(shuō),設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)計(jì)燃煤具有強(qiáng)結(jié)渣性,會(huì)對(duì)爐膛、一級(jí)過(guò)熱器、三級(jí)過(guò)熱器造成較多玷污,但實(shí)際情況并非如此,這使得上述受熱面的吸熱量大于設(shè)計(jì)工況,從而降低了流經(jīng)布置在后面的二級(jí)再熱器的煙氣溫度,減少了再熱器吸熱量。因此,燃煤結(jié)渣性的改變也可能影響再熱汽溫。
2.2 燃燒偏差造成的再熱噴水對(duì)再熱汽溫的影響
摸底試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),用于消旋的SOFA擺角出現(xiàn)卡死情況,無(wú)法對(duì)燃燒中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)動(dòng)量給予有效消旋,造成燃燒側(cè)內(nèi)外偏差;另外從試驗(yàn)工況看,始終是右側(cè)二級(jí)再熱器前需要噴水,燃燒器擺角不同出現(xiàn)的偏差量也不同,因此很可能是燃燒器四角擺動(dòng)或四角風(fēng)量不一致導(dǎo)致爐內(nèi)火焰向右偏斜,造成燃燒側(cè)左右偏差。燃燒側(cè)內(nèi)外偏差與左右偏差共同作用使得右側(cè)二級(jí)再熱器吸熱量偏大較多,造成了即使在再熱器出口尚處欠溫情況下的噴水現(xiàn)象。
2.3 汽輪機(jī)高壓缸排氣溫度對(duì)再熱汽溫的影響
考慮到海水冷卻塔夏季工況會(huì)影響機(jī)組出力,設(shè)計(jì)時(shí)將高壓缸葉片尺寸放大,這造成絕大多數(shù)情況下主蒸汽在高壓缸內(nèi)焓降增大,使得排汽溫度降低,即一級(jí)再熱器進(jìn)口蒸汽溫度降低。
2.4 爐膛截面積對(duì)再熱汽溫的影響
A電廠與B電廠雖然同為1000MW超超臨界機(jī)組,溫度壓力接近,參數(shù)相當(dāng),但由于燃用煤種的差異,前者在設(shè)計(jì)時(shí)選擇了更大的爐膛以減輕燃煤的結(jié)渣玷污問(wèn)題,具體是爐膛截面在B電廠的基礎(chǔ)上增加了75m2。較大的爐膛截面有效降低了爐膛的結(jié)渣風(fēng)險(xiǎn),但也增加了煤質(zhì)偏離設(shè)計(jì)后適應(yīng)性差的風(fēng)險(xiǎn)。由于塔式鍋爐所有受熱面均布置在燃燒室上部,過(guò)大的爐膛截面設(shè)計(jì)使經(jīng)過(guò)受熱面的煙氣流速較低,影響了換熱效率。
A電廠塔式鍋爐按設(shè)計(jì)煤種選定的邊長(zhǎng)23.16米的爐膛截面理論上是沒問(wèn)題的,但由于實(shí)際運(yùn)行煤種的偏差,原本的爐膛截面就可能偏大。通過(guò)熱力計(jì)算結(jié)果可以看出,其他條件不變的情況下,隨著爐膛截面積的增大,爐膛出口煙溫逐漸降低,分離器中工質(zhì)溫度逐漸上升,原因是爐膛截面積增大,即容積的增大使得煙氣在爐內(nèi)放熱量增加,水冷壁吸收了更多熱量,造成爐膛出口煙溫下降,水冷壁工質(zhì)溫升提高。
3 電廠鍋爐再熱汽溫偏低的改進(jìn)對(duì)策
A電廠超超臨界塔式鍋爐再熱汽溫偏低是多種因素共同作用的結(jié)果,目前雖無(wú)法更改爐膛結(jié)構(gòu),但可以通過(guò)改變爐膛上方某些受熱面的大小,輔以燃燒調(diào)整、吹灰等方式有效改善再熱汽溫,使運(yùn)行工況達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
方案1:減少三級(jí)過(guò)熱器受熱面積。三級(jí)過(guò)熱器布置于二級(jí)再熱器入口,減少前者受熱面積以減少其吸熱量可使進(jìn)入二級(jí)再熱器的煙溫得到提高,從而增大二級(jí)再熱器的換熱溫壓,在不改變?cè)贌崞魇軣崦娣e的情況下增加二級(jí)再熱器吸熱量,從而提高再熱蒸汽出口溫度。三級(jí)過(guò)熱器受熱面積的減少會(huì)降低其出口汽溫,由于是直流鍋爐,過(guò)熱汽溫可以通過(guò)煤水比調(diào)節(jié),即通過(guò)增加燃料量提高爐膛輻射放熱量,使水冷壁工質(zhì)溫升增加。出于受熱面安全性考慮,分離器工質(zhì)溫度不能過(guò)高,因此僅可適當(dāng)減少三級(jí)過(guò)熱器受熱面積。
方案2:減少二級(jí)過(guò)熱器受熱面積。二級(jí)過(guò)熱器布置于一級(jí)再熱器入口,減少前者受熱面積以減少其吸熱量可使進(jìn)入一級(jí)再熱器的煙溫得到提高,從而增大一級(jí)再熱器的換熱溫壓,在不改變?cè)贌崞魇軣崦娣e的情況下增加一級(jí)再熱器吸熱量,從而提高再熱蒸汽出口溫度。二級(jí)過(guò)熱器受熱面積的減少會(huì)降低其出口汽溫,同樣可以通過(guò)增大煤水比,提高水冷壁工質(zhì)溫升??紤]到安全性,僅可適當(dāng)減少二級(jí)過(guò)熱器受熱面積。
方案3:增加一級(jí)再熱器受熱面積。再熱器受熱面積的增加顯然可以直接提高再熱汽溫,由于二級(jí)再熱器在設(shè)計(jì)時(shí)沒有預(yù)留增加受熱面的空間,而一級(jí)再熱器留有一定空間可用于增加受熱面積。補(bǔ)齊預(yù)留區(qū)域,可增加約17%的受熱面積,從而較大地提高其吸熱量。
其中方案3,即增加一級(jí)再熱器受熱面積效果較為顯著,可將再熱汽溫提高。鍋爐總受熱面減少的方案使得排煙溫度升高,則鍋爐效率下降,反之排煙溫度下降,鍋爐效率升高;隨著再熱汽溫的提升,全廠效率逐漸提高,發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率逐漸下降。改造后鍋爐受熱面積增大,排煙溫度降低,鍋爐效率升高;再熱汽溫的提高使得熱力循環(huán)溫差增大,機(jī)組效率提高。
4 結(jié)語(yǔ)
電廠鍋爐再熱汽溫偏低的原因有:煤質(zhì)變化使得灰分、水分、結(jié)焦性改變;汽輪機(jī)高壓缸排汽溫度降低使得再熱器入口汽溫偏低:燃燒偏差造成再熱器減溫水動(dòng)作;爐膛截面積設(shè)計(jì)偏差等。通過(guò)提出的減少三級(jí)過(guò)熱器受熱面積、減少二級(jí)過(guò)熱器受熱面積、增加一級(jí)再熱器受熱面積的受熱面改進(jìn)方案,安全性良好,并提高了全廠熱效率,降低了發(fā)電煤耗率。
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