“W”型鍋爐受熱面優(yōu)化改造及效果分析

劉富強

(貴州黔東電力有限公司，貴州黔東557702)

“W”型鍋爐受熱面優(yōu)化改造及效果分析

劉富強

(貴州黔東電力有限公司，貴州黔東557702)

分析了某電廠“W”型鍋爐運行中存在的問題，提出了對鍋爐受熱面進行優(yōu)化改造方案，消除運行中減溫水量偏大、排煙溫度偏高、低負荷再熱汽溫偏低等問題，改造后鍋爐性能試驗測試結果表明其鍋爐熱效率明顯提高。

“W”型鍋爐；受熱面改造；性能試驗；鍋爐熱效率

某電廠鍋爐是由東方鍋爐廠引進福斯特·惠勒公司技術設計制造，型號為DG2028/17.45－Ⅱ3，是亞臨界壓力，一次中間再熱的自然循環(huán)鍋爐，雙拱形單爐膛，“W”型火焰燃燒方式，尾部雙煙道結構，采用煙氣擋板調節(jié)再熱汽溫，固態(tài)排渣，全鋼、全懸吊結構，平衡通風，露天布置，雙進雙出磨煤機正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配濃縮型雙旋流燃燒器，鍋爐尾部豎井煙道下設置2臺三分倉容克式空預器。適用于無煙煤的燃燒，鍋爐設計煤種為無煙煤。

1 存在的問題

某電廠2臺機組分別于2008年9月和2009年1月投運，由于實際燃用煤質嚴重偏離設計煤允許范圍(原設計煤為無煙煤，實際燃用煤為劣質煙煤)，在運行后發(fā)現(xiàn)存在減溫水量偏大、排煙溫度偏高、低負荷運行時再熱汽溫偏低等問題，影響運行的安全性、經濟性。正常運行中最大減溫水量達254.7 t/h，排煙溫度最高為150℃，再熱器汽溫偏低10～15℃。

2 參數變化對經濟性的影響

600 MW機組參數變化對經濟性的影響見表1。

表1 600 MW機組參數變化對經濟性的影響

由于鍋爐的減溫水是從給水泵出口(過熱器減溫水)和中間抽頭(再熱器減溫水)引出的，沒有經過高壓加熱器和省煤器吸熱，如果減溫水量大，再熱器汽溫偏低，排煙溫度高相當于降低了吸熱回收效果，增加了熱損失，降低了發(fā)電廠熱效率，煤耗增加，由表1可知機組運行是非常不經濟的。

3 原因分析

1)爐膛高度不高，容積熱負荷偏大。鍋爐在設計時對燃用設計煤種的燃燒特性和多煤種變化時燃燒特性考慮不足，爐膛受熱面輻射和對流分配比例設計不合理。對于燃用無煙煤爐膛的燃盡高度要求高，容積熱負荷要適當偏小，本鍋爐設計的上下爐膛高度分別為30.381 m，19.769 m，其容積熱負荷為89.79 kW/m3，下爐膛斷面熱負荷為2 831.62 kW/m2，通過在額度負荷設計煤質下測溫發(fā)現(xiàn)，爐膛出口煙溫比設計值高34～40℃，在大屏進口聯(lián)箱的看火孔標高，爐膛近表面溫度平均達到1 350℃，在75%ECR負荷下，大屏過熱器蒸汽溫升達到95℃，大大高于設計值62℃。由此說明爐膛水冷壁吸熱量不足，爐膛高度偏低，容積熱負荷偏大，爐膛水冷壁吸熱量不足，一方面造成大屏過熱器進口煙溫高，大屏過熱器壁溫超溫，為控制壁溫必須大量投入一級減溫水；另一方面爐膛出口煙氣溫度高，造成過熱器二級減溫水增加，排煙溫度升高，特別是隨著煤質發(fā)熱量向下偏離設計值越遠和揮發(fā)份降低，火焰中心上移，爐膛下部吸熱份額越小，懸掛在爐膛上部的大屏過熱器輻射吸熱量越大，減溫水量也更大。

2)過熱器、再熱器受熱面設計布置欠合理。引入的蒸汽首先進入布置在上爐膛前水冷壁外的總分配箱，然后通過進入豎直的各大屏過熱器進口聯(lián)箱，再通過大屏過熱器管屏由下向上流動進入爐頂出口聯(lián)箱，這種布置方式的蒸汽分配特性與水平布置的雙向進汽有很大的區(qū)別，分配特性穩(wěn)定較差，且隨著鍋爐負荷變化而變化，具體表現(xiàn)在機組并網后的低負荷階段出現(xiàn)嚴重的超溫，需要投入減溫水，隨著負荷增加，這些管子的超溫幅度與其他管子相比逐漸減小，由于大屏過熱器屬于全輻射過熱器，直接吸收爐膛的輻射熱，其吸熱量對于爐膛溫度，煤質變化很敏感，當煤質發(fā)熱量降低，爐膛溫度場不均勻時，超溫更難控制，所需減溫水量更大。再熱器受熱面積偏少，在設計煤質下，當機組負荷為450 MW時，再熱器側/過熱器側煙氣擋板開度分別為100%，10%時，再熱蒸汽溫度仍只能維持在510℃左右，說明受熱面積不匹配，再熱器受熱面偏少。

4 技術改造措施

4.1 省煤器受熱面積增加

為了降低排煙溫度，提高鍋爐效率，減小過熱器噴水量，同時為了滿足SCR入口煙溫在320～400℃范圍內的要求，采用增加省煤器受熱面積的方案:在低再側省煤器和低過側省煤器的下方增加一個光管省煤器管圈，橫向排數和節(jié)距不變，各34片，管屏為5根繞，彎管半徑R90，省煤器進、出口集箱不作改造。省煤器進口集箱上方留有檢修空間，進口集箱右側管排通過彎管形成檢修進入通道。在原省煤器吊板下方增加吊板和支撐圓鋼來承受新增加的省煤器受熱面載荷。增加受熱面積約1 800 m2，增加金屬重量約80 t；省煤器出口水溫由303℃提高到315℃，水循環(huán)安全；省煤器系統(tǒng)的工質阻力增加約0.05 MPa，對整個系統(tǒng)的影響可忽略；減少過熱器減溫水約30 t/h，降低排煙溫度5～7℃；增加承壓件焊口數量1 360只。

4.2 再熱器受熱面增加

在尾部煙道增加垂直段再熱器面積，可以有效地提高過、再熱器汽溫，增加再熱器受熱面面積可在再熱器的水平段和垂直段分別實施?？紤]到增加在水平段將面臨檢修困難，改造難度較大等問題。因此，考慮增加垂直段的方案。低再垂直段改造后，橫向排數和節(jié)距不變，共135片，管屏為8根繞。承壓件焊口數量2 160個。改造主要數據:增加受熱面積約1 500 m2；增加金屬重量約45 t；再熱汽溫可提高約15～20℃；工質阻力增加約0.05 MPa，對整個系統(tǒng)的影響可忽略；排煙溫度基本維持不變。

4.3 大屏過熱器受熱面積減少

大屏過熱器位于爐膛上方，沿爐膛寬度方向共有11片，每片由58根管子組成。為保證下段管屏的平面度，設置了兩道夾持管，同時每片中管間采用圓鋼及滑動塊定位。為進一步減少過熱器減溫水量，將每屏大屏過熱器背風面5根管子去除，管子的切口兩端保留在爐膛外部的聯(lián)箱上并進行封堵。增加受熱面積約9%，減少金屬重量約45 t，減少過熱器減溫水約40 t/h，增加承壓件焊口數量110只，工質阻力無增加，對整個系統(tǒng)的影響可忽略。

5 改造效果

鍋爐改造前后數據見表2，從表2對比結果可知，改造后鍋爐熱效率為90.63%，比改造前的89.39%提升了1.24%。

表2 鍋爐改造前后數據

主要來源于以下方面:

1)改造后排煙溫度較大幅度下降。改造后額定負荷下比改造前降低了11.7℃。排煙溫度的降低導致干煙氣熱損失減少了0.95%，灰渣帶走的物理顯熱損失減少了0.05%；

2)爐渣的可燃物含量降低幅度較大。從改造前的3.62%降低到改造后的0.65%，降低了2.97%，鍋爐改造后額定負荷性能試驗時的未燃可燃物造成的熱損失比改造前減少了0.27%，也對鍋爐效率的提高產生貢獻；

3)過熱器減溫水流量和再熱蒸汽溫度改變。與改造前試驗數據相比，對鍋爐受熱面優(yōu)化改造，使得再熱蒸汽溫度提高了8.8℃，過熱器減溫水流量由占主汽份額的11.4%減少至11.0%。

6 結論

通過對鍋爐受熱面優(yōu)化改造后，鍋爐受熱面改造使得排煙溫度有較大幅度降低、飛灰含碳量和爐渣含碳量有所降低、提高了再熱蒸汽溫度，減少了過熱器減溫水流量。改造后鍋爐熱效率為90.63%，比改造前的89.39%提升了1.24%。取得了較大的節(jié)能經濟效益且提高了機組安全運行的穩(wěn)定性。

〔1〕陳一平，陳耀華，楊劍鋒，等.國產首臺2 030 t/h“W”火焰鍋爐技術改造〔J〕.中國電力，2009，42(2):40-44.

〔2〕中國電力投資集團公司.600 MW火電機組節(jié)能對標指導手冊〔M〕.北京:中國電力出版社，2008.

Optimization transformation and effect analysis of the heating surface of W type boiler

LIU Fuqiang
(Guizhou Qiandong Electric Power Co.Ltd，Qiandong 557702，China)

Through the W type of a power plant boiler in the analysis of existing problems，the paper put forward the optimization retrofit scheme for boiler heating surface，eliminate the problem of large amount of the of desuperheating water in operation，high exhaust gas temperature，low steam temperature of reheater in low load.The results of boiler performance test after the transformation show that the heat boiler improves obviously.

W type boiler；heating surface modification；performance test；boiler thermal efficiency

TM621.2

B

1008-0198(2017)01-0070-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.01.018

劉富強(1979)，男，湖南株洲人，工程師，主要從事鍋爐專業(yè)生產技術管理工作。

2016-07-25 改回日期:2016-10-28