亞臨界機(jī)組提效中鍋爐適應(yīng)性改造技術(shù)分析

王 定，吳曉干

(上海電氣集團(tuán)股份有限公司(上海電氣電站服務(wù)公司)，上海 201199)

0 引 言

為加快推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，進(jìn)一步提升煤電高效清潔發(fā)展水平，2014年國家發(fā)改委、環(huán)保部、國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020年)》。要求，現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組改造后平均供電煤耗低于310克/千瓦時(shí)，其中現(xiàn)役60萬千瓦及以上機(jī)組(除空冷機(jī)組外)改造后平均供電煤耗低于300克/千瓦時(shí)[1]。

我國亞臨界機(jī)組普遍存在煤耗和污染物排放水平偏高的特點(diǎn)[2]，須對(duì)現(xiàn)有機(jī)組進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能環(huán)保[3]。文章綜述了亞臨界機(jī)組改造技術(shù)，并介紹了相關(guān)案例。

1 鍋爐改造技術(shù)

根據(jù)朗肯循環(huán)，提高機(jī)組蒸汽動(dòng)力循環(huán)效率主要有三種方式：提高蒸汽初溫，提高主、再熱蒸汽溫度，從而提高循環(huán)效率降低煤耗；提高蒸汽初壓，需要對(duì)汽輪機(jī)做大量改造，鍋爐設(shè)備基本需要全部新建，一般不用此法；降低乏汽壓力，通過真空優(yōu)化，提高循環(huán)效率，降低煤耗。綜合考慮各種方式的難易程度，一般選擇對(duì)機(jī)組進(jìn)行提蒸汽溫度改造。

對(duì)機(jī)組進(jìn)行提參數(shù)改造具有很大的經(jīng)濟(jì)效益。蒸汽16.6 MPa，535～600 ℃范圍時(shí)：主、再蒸汽溫度提高10℃，節(jié)約煤耗分別為0.77～0.92 g/kWh、0.46～0.62 g/kWh。雙提主、再蒸汽溫度，從538 ℃提高到566、580、600 ℃，節(jié)約煤耗分別為3.5～4.3 g/kWh、5.2～6.5 g/kWh、8.0～9.6 g/kWh。雙提溫結(jié)合汽輪機(jī)綜合改造等，可降低煤耗15～30 g/kWh。提參數(shù)同時(shí)還可以對(duì)鍋爐整體進(jìn)行優(yōu)化。例如，降低鍋爐排煙溫度1.8 ℃，可降低煤耗0.3～0.35 g/kWh；降低過熱器減溫水量1%，可減少煤耗0.10～0.12 g/kWh；降低再熱器減溫水量1%，可減少煤耗0.50～0.70 g/kWh。

2 案例分析

以內(nèi)蒙古某電廠為例，介紹亞臨界機(jī)組鍋爐改造技術(shù)。

該鍋爐為亞臨界壓力參數(shù)，采用一次再熱，單爐膛平衡通風(fēng)，自然循環(huán)，單爐筒鍋爐，煙氣擋板調(diào)溫。鍋爐整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 電廠鍋爐結(jié)構(gòu)圖

由于汽輪機(jī)通流效率低、廠用電率偏高等原因，該機(jī)組煤耗偏高，#1機(jī)組額定工況煤耗為317.1 g/kWh。存在低負(fù)荷脫硝困難的問題，影響機(jī)組深度調(diào)峰，亟需提效改造。

主要改造方向是，從濕冷機(jī)組改為空冷機(jī)組，提高機(jī)組溫度參數(shù)，改造前后鍋爐參數(shù)對(duì)比見表1。同時(shí)，進(jìn)行汽輪機(jī)通流改造，寬負(fù)荷脫硝改造，綜合余熱利用，控制鍋爐散熱損失等。

表1 鍋爐改造前后參數(shù)對(duì)比

鍋爐改造方案為：鍋爐型式不變；過熱器、再熱器受熱面重新匹配；過熱器四級(jí)布置，三級(jí)減溫，再熱器二級(jí)布置，二級(jí)減溫；再熱器進(jìn)出口管道由“單進(jìn)單出”改為“雙進(jìn)雙出”；增加省煤器面積，優(yōu)化省煤器工質(zhì)流程；采用分級(jí)省煤器+高溫?zé)煔馀月啡?fù)荷脫硝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)寬負(fù)荷脫硝；尾部兩級(jí)煙氣余熱利用，深入降低煤耗；鍋爐深度保溫，減少散熱損失。

改造后節(jié)能提效效果顯著。#1鍋爐額定工況下鍋爐熱效率為94.35%；過熱蒸汽溫度在30%～100%負(fù)荷范圍，再熱蒸汽溫度在50%～100%負(fù)荷范圍可達(dá)到額定值；鍋爐最大出力為2 005 t/h；鍋爐減溫水量大幅度降低；#1機(jī)組額定負(fù)荷供電煤耗306.95 g/kWh；各段受熱面沒有超溫現(xiàn)象；20%負(fù)荷下SCR入口煙氣溫度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)寬負(fù)荷脫硝。

該機(jī)組的改造完成了國內(nèi)首臺(tái)將溫度提高到600℃水平的亞臨界機(jī)組改造，也完成了國內(nèi)首臺(tái)從濕冷改空冷并能夠提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益性的改造。

除上述案例外，我國還有很多亞臨界機(jī)組改造案例，改造前后參數(shù)對(duì)比見表2。

浙江某電廠#1機(jī)組600 MW亞臨界鍋爐改造項(xiàng)目，只提高了再熱溫度，鍋爐參數(shù)從17.5 MPa/537 ℃/537 ℃提升為17.5 MPa/540 ℃/573 ℃，同時(shí)進(jìn)行了汽輪機(jī)通流改造等。改造后鍋爐熱效率為92.8%，鍋爐最大出力為1 937 t/h，過熱器噴水量顯著降低，煤耗為301 g/kWh。

內(nèi)蒙古某電廠#3、#4機(jī)組為國內(nèi)第一個(gè)600 MW亞臨界提參數(shù)改造項(xiàng)目。鍋爐參數(shù)從17.5 MPa/541 ℃/541 ℃提升為17.5 MPa/571 ℃/569 ℃，同時(shí)進(jìn)行汽輪機(jī)通流改造等。改造后機(jī)組額定出力由600 MW提升至620 MW，鍋爐熱效率為92.61%，滿負(fù)荷時(shí)過熱器噴水量由250 t/h降到100 t/h，煤耗為297.4 g/kWh。

表2 國內(nèi)主要亞臨界機(jī)組改造前后參數(shù)對(duì)比表

3 結(jié)束語

采用提高蒸汽參數(shù)，汽輪機(jī)通流改造，寬負(fù)荷脫硝等技術(shù)可以有效解決現(xiàn)有亞臨界機(jī)組供電煤耗、污染物排放水平偏高的問題。結(jié)合案例可以看出，提效改造技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，可以推廣的國內(nèi)其他亞臨界機(jī)組中去。