華光電廠2093T/H“Ⅱ”鍋爐尾部受熱面改造

李安萍，周朋，盧愛(ài)國(guó)

（山西陽(yáng)光發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 平定 045200）

引言

山西華光電廠2×600MW機(jī)組鍋爐是由國(guó)內(nèi)某鍋爐廠生產(chǎn)的亞臨界參數(shù)∏型汽包爐，采用控制循環(huán)、一次中間再熱、單爐膛、四角切圓燃燒方式、燃燒器擺動(dòng)調(diào)溫、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)、半露天布置的燃煤鍋爐。兩臺(tái)機(jī)組分別于2007年12月30日和2008年2月7日投產(chǎn)，兩臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)后，因?qū)嶋H燃用煤種與設(shè)計(jì)煤種差別較大，收到基低溫發(fā)熱量較設(shè)計(jì)煤種下降較多，灰分含量增加較多，造成鍋爐燃燒時(shí)，一次風(fēng)速、風(fēng)量、煙氣量、火焰中心等參數(shù)發(fā)生變化，鍋爐原設(shè)計(jì)的蒸發(fā)受熱面和對(duì)流受熱面的吸熱份額不匹配，對(duì)流受熱面相對(duì)于蒸發(fā)受熱面偏大。為確保對(duì)流過(guò)熱器管壁溫度，必須增加一級(jí)過(guò)熱器減溫水量，運(yùn)行中一級(jí)過(guò)熱器減溫水量嚴(yán)重超過(guò)設(shè)計(jì)值，通過(guò)對(duì)受熱面重新進(jìn)行熱力計(jì)算，決定對(duì)尾部受熱面進(jìn)行改造，割除部分低溫過(guò)熱器，增加部分省煤器面積，解決目前一級(jí)過(guò)熱器減溫水量偏高的問(wèn)題。

1 鍋爐一級(jí)過(guò)熱器減溫水量嚴(yán)重偏高原因分析

1.1 實(shí)際燃燒煤質(zhì)的影響

華光電廠兩臺(tái)600MW機(jī)組原工程設(shè)計(jì)煤種為離柳礦區(qū)所產(chǎn)的洗中煤及劣質(zhì)動(dòng)力煤種，由于煤價(jià)市場(chǎng)發(fā)生變化，現(xiàn)實(shí)際燃燒煤種較原設(shè)計(jì)煤種發(fā)生了很大的變化（見(jiàn)表1）。

表1 實(shí)際煤種與設(shè)計(jì)煤種煤質(zhì)特性對(duì)比表

通過(guò)表1煤質(zhì)各項(xiàng)參數(shù)對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)實(shí)際煤種低位發(fā)熱量較設(shè)計(jì)煤種有很大的降低，灰分含量較原設(shè)計(jì)煤種有很大的增加，因此相同負(fù)荷情況下，產(chǎn)生相同的發(fā)熱量需要更多的燃煤量，從而造成鍋爐一、二次風(fēng)速、煙風(fēng)量相應(yīng)增加，燃燒火焰中心上移，爐膛出口溫度增加，對(duì)流換熱量增加。相同鍋爐蒸發(fā)量情況下，對(duì)流受熱面（分隔屏過(guò)熱器、后屏過(guò)熱器、末級(jí)過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器）吸熱量超過(guò)設(shè)計(jì)值，為確保受熱面管壁安全穩(wěn)定運(yùn)行，一級(jí)過(guò)熱器減溫水量大幅度增加。

1.2 鍋爐結(jié)構(gòu)的影響

華光電廠過(guò)熱蒸汽流程如圖1所示，汽包產(chǎn)生的飽和蒸汽經(jīng)過(guò)頂棚過(guò)熱器，到達(dá)后煙井包墻過(guò)熱器，經(jīng)過(guò)后煙井上部的低溫過(guò)熱器，到達(dá)分隔屏過(guò)熱器，在分隔屏過(guò)熱器前布置一級(jí)過(guò)熱器減溫器，對(duì)過(guò)熱汽溫進(jìn)行粗調(diào)節(jié)，也是主要的調(diào)溫手段，對(duì)分隔屏、后屏過(guò)熱器起保護(hù)作用。過(guò)熱器蒸汽經(jīng)過(guò)后屏過(guò)熱器、末級(jí)過(guò)熱器最后進(jìn)入汽輪機(jī)做功，在末級(jí)過(guò)熱器前布置有二級(jí)過(guò)熱器減溫器，主要對(duì)過(guò)熱蒸汽汽溫進(jìn)行細(xì)調(diào)節(jié)，確保過(guò)熱蒸汽出口溫度。

圖1 過(guò)熱蒸汽流程圖

通過(guò)圖1過(guò)熱蒸汽流程可以看出：

1）過(guò)熱器一級(jí)減溫器主要作用是保護(hù)屏式過(guò)熱器（分隔屏、后屏過(guò)熱器、末級(jí)過(guò)熱器）安全運(yùn)行，是過(guò)熱器溫度保護(hù)的主要手段。原鍋爐結(jié)構(gòu)是依據(jù)原煤種設(shè)計(jì)，鍋爐容積、蒸汽受熱面、對(duì)流受熱面面積已確定，燃用實(shí)際煤種后，由于實(shí)際燃用煤種是摻燒煤，部分煤質(zhì)灰熔點(diǎn)較低，水冷壁結(jié)焦明顯，蒸發(fā)吸熱量減少，造成屏式過(guò)熱器吸熱量增加，最后引起過(guò)熱器一級(jí)減溫水量持續(xù)增大。

2）從圖1過(guò)熱蒸汽流程圖可以看出，一級(jí)過(guò)熱器減溫水量增加大后，在原鍋爐蒸發(fā)量不變情況下，低溫過(guò)熱器中蒸汽流量將降低，有可能引起低溫過(guò)熱器管壁超溫，因此過(guò)熱器一級(jí)減溫水量嚴(yán)重超標(biāo)影響鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 針對(duì)鍋爐一級(jí)過(guò)熱器減溫水量嚴(yán)重偏高采取的措施

1）針對(duì)燃燒煤種的變化，運(yùn)行人員及時(shí)對(duì)鍋爐燃燒進(jìn)行調(diào)整，首先從降低爐膛火焰中心位置出發(fā)，保證發(fā)熱量前提下盡可能降低一次風(fēng)速，并對(duì)每臺(tái)磨四個(gè)角一次風(fēng)速進(jìn)行調(diào)平，提高一次風(fēng)溫，增大燃盡風(fēng)風(fēng)量，采用較細(xì)的煤粉細(xì)度等。使?fàn)t膛火焰不偏斜，不發(fā)生貼壁燃燒現(xiàn)象；為防止?fàn)t內(nèi)火焰分配不均，不允許一臺(tái)磨缺一角長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。

2）針對(duì)燃燒劣質(zhì)煤后蒸發(fā)受熱面吸熱減少，運(yùn)行人員增加了爐膛吹灰器的吹灰次數(shù)，盡量保證水冷壁受熱面清潔，目前每天爐膛吹灰器運(yùn)行固定10次左右，為保護(hù)水冷壁管壁，降低蒸汽吹灰壓力1.8mpa至1.5mpa。

3）為防止?fàn)t膛受熱面結(jié)焦，華光公司針對(duì)其中一臺(tái)鍋爐燃燒器進(jìn)行了改造，將原先水平濃淡分離改成了垂直濃淡分離，充分利用風(fēng)裹粉技術(shù)，降低水冷壁周圍的結(jié)焦傾向，改造后效果明顯。

4）針對(duì)燃用劣質(zhì)煤后，一級(jí)過(guò)熱器減溫水量大幅增加情況，運(yùn)行人員合理調(diào)整運(yùn)行方式，在負(fù)荷允許范圍內(nèi)，盡可能的使用旁路給水調(diào)整門，提高給水壓力，增加過(guò)熱器減溫水量。

經(jīng)過(guò)各方面多途徑燃燒調(diào)整，這兩臺(tái)鍋爐運(yùn)行工況有了很大的提高，但由于劣質(zhì)煤種偏離原設(shè)計(jì)煤種較大，目前一級(jí)過(guò)熱器減溫水量仍然嚴(yán)重偏高，BMCR工況下，一級(jí)過(guò)熱器減溫水量設(shè)計(jì)最高130t/h，實(shí)際機(jī)組負(fù)荷500MW下，減溫水量已達(dá)150t/h，且已無(wú)法再提高一級(jí)過(guò)熱器減溫水量。

為此，原鍋爐設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)已無(wú)法適應(yīng)電廠實(shí)際運(yùn)行要求，為了提高鍋爐的安全性和經(jīng)濟(jì)性，必須按實(shí)際煤種、運(yùn)行情況進(jìn)行熱力計(jì)算和對(duì)鍋爐受熱面進(jìn)行重新改造，從而保證這兩臺(tái)鍋爐經(jīng)濟(jì)、高效和安全運(yùn)行。

3 華光電廠尾部受熱面改造思路及方案

3.1 改造思路

本次技術(shù)改造主要思路是依據(jù)電廠實(shí)際燃燒煤種，選取機(jī)組BMCR、ECR、50%ECR、40%BMCR四種工況，根據(jù)爐內(nèi)受熱面及燃燒工況進(jìn)行計(jì)算，確定改造前后一級(jí)過(guò)熱器減溫水總量、低溫過(guò)熱器出口汽溫、省煤器出口水溫、省煤器出口煙溫等參數(shù)在允許范圍內(nèi)，利用鍋爐熱力計(jì)算得到的結(jié)果對(duì)鍋爐尾部受熱面進(jìn)行重新分配，從而達(dá)到降低一級(jí)過(guò)熱器減溫水量的目的。

3.1 改造方案

本次熱力計(jì)算方法采用鍋爐機(jī)組熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)熱力計(jì)算得知，割除低過(guò)熱器最下組，約減少受熱面7 207.4平方米，增加省煤器受熱面3 177 平方米，根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，對(duì)尾部后受熱面進(jìn)行了如下改造方案設(shè)計(jì)。

1）低溫過(guò)熱器

首先割除低溫過(guò)熱器最下組左側(cè)包墻過(guò)熱器爐墻，標(biāo)高46米至53米，將最下組低溫過(guò)熱器管屏割除，面積720 7.4平方米，共127排。低溫過(guò)熱器入口聯(lián)箱出口三通分叉管保留，延長(zhǎng)接至低溫過(guò)熱器中組蛇型管下部入口，并對(duì)延長(zhǎng)管組進(jìn)行固定。低溫過(guò)熱器最下組對(duì)應(yīng)的人孔門、吹灰器孔及吹灰器全部拆除，改造后的低溫過(guò)熱器受熱面結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 低溫過(guò)熱器受熱面結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)

2）省煤器

將省煤器最上層蛇型管與中間聯(lián)箱（四個(gè)）割開(kāi)，在中間聯(lián)箱下面根據(jù)熱力計(jì)算結(jié)果，新增加省煤器，面積約3 177平方米，共153排。也采用4根管圈纏繞，新增加省煤器最終匯入中間聯(lián)箱，省煤器管全部加裝防磨瓦及防振板，將原先低溫過(guò)熱器最下組兩側(cè)人孔門、吹灰器移至新增加省煤器兩側(cè)，加裝完畢后，恢復(fù)左側(cè)包墻過(guò)熱器，改造后的省煤器受熱面結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 省煤器受熱面結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)

改造前后鍋爐尾部受熱面結(jié)構(gòu)見(jiàn)下面圖2和圖3。

圖2 改造前設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

圖3 改造后設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)鍋爐受熱面改造，目前鍋爐基本適應(yīng)了目前實(shí)際煤種，鍋爐運(yùn)行狀態(tài)良好，一級(jí)過(guò)熱器減溫水量明顯減少，技術(shù)改造后機(jī)組額定負(fù)荷時(shí)一級(jí)減溫水量可以控制在100t/h左右，下降幅度達(dá)1/3，效果明顯。本次技術(shù)改造不足之處是鍋爐排煙溫度比改造前略有上升（5~10℃），總體來(lái)看，兩臺(tái)鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性明顯提高。