1 065 t/h鍋爐高溫省煤器改造的相關(guān)問題探討

駱丁玲，秦鵬偉

（山西平朔煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司，山西朔州036800）

1 065 t/h鍋爐高溫省煤器改造的相關(guān)問題探討

駱丁玲，秦鵬偉

（山西平朔煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司，山西朔州036800）

為滿足氮氧化物的超低排放，某廠對(duì)其1 065 t/h鍋爐灰斗上部高溫省煤器進(jìn)行盤管割除和補(bǔ)充的改造，騰出空間位置安裝選擇性催化還原法脫硝催化劑層，同時(shí)適當(dāng)降低鍋爐排煙溫度，提高鍋爐效率，針對(duì)高溫高壓省煤器改造方案的確定及改造前后的參數(shù)作相關(guān)分析說明，評(píng)價(jià)改造效果的同時(shí)，積累相應(yīng)經(jīng)驗(yàn)，為其他廠類似改造提供參考。

1 065 t/h鍋爐；催化劑；省煤器

0 引言

2014年7月，《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223—2011）開始執(zhí)行。為確保氮氧化物達(dá)到50 mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)，某廠單機(jī)300 MW的低熱值煤發(fā)電機(jī)組脫硝系統(tǒng)擬采用循環(huán)流化床CFB（circulating fluidized bed）鍋爐技術(shù)+非選擇性催化還原法SNCR（non selective catalytic reduction）脫硝技術(shù)+尾部煙道增加選擇性催化還原法脫硝SCR（selective catalytic reduction）技術(shù)的方式。故此需對(duì)其高溫省煤器進(jìn)行改造，騰出空間位置安裝SCR催化劑層，并適當(dāng)降低鍋爐煙氣溫度，減輕后續(xù)低溫余熱利用的負(fù)擔(dān)。

1 設(shè)備概況

某廠現(xiàn)有上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的1 060/ 17.4-M802型循環(huán)流化床鍋爐2臺(tái)，運(yùn)行排煙溫度約120～140℃。鍋爐尾部煙道寬度10 550 mm，深度方向15 250 mm。為滿足2臺(tái)300 MW循環(huán)流化床鍋爐超低排放要求的氮氧化物排放指標(biāo)，在尾部煙道增加催化劑層，需要割掉一定的省煤器盤管以騰出空間位置安裝催化劑層，與此同時(shí)，從節(jié)能的角度出發(fā)，為減輕后續(xù)低溫余熱利用的負(fù)擔(dān)，擬對(duì)省煤器盤管進(jìn)行改造以適當(dāng)降低空預(yù)器入口煙氣溫度。

鍋爐型式：鍋爐主要由單爐膛、4臺(tái)高溫絕熱式旋風(fēng)分離器、4臺(tái)U型返料器、4臺(tái)外置式換熱器、尾部對(duì)流煙道等部分組成。采用島式布置、全鋼構(gòu)架、緊身封閉、支吊結(jié)合的固定方式。

鍋爐的省煤器由兩級(jí)組成，省煤器布置在后煙井內(nèi)低溫再熱器之下，分二級(jí)，采用光管蛇形管。一級(jí)省煤器布置在后煙井包覆墻下方的框架內(nèi)，共分4個(gè)管組，2根套，水平順列布置；二級(jí)省煤器布置在后煙井包覆墻內(nèi)，3根套，水平順列布置。省煤器蛇形管組通過過熱器懸吊管支吊。

表1為原省煤器的材質(zhì)、排數(shù)及規(guī)格說明。

表1 省煤器的材質(zhì)和排數(shù)及規(guī)格

2 高溫省煤器改造方案確定

一級(jí)省煤器第3、第4段之間距離為1 350mm，新增催化劑層擬布置在此層，通過對(duì)省煤器盤管進(jìn)行改造，具體為割掉一級(jí)省煤器第4段一個(gè)回程受熱盤管，保證催化劑的工作溫度和安裝位置。

煙氣放熱總量一定的情況下，割去一定數(shù)量的管排，給水的吸熱量減少，帶來的后果是空預(yù)器入口煙氣溫度和排煙溫度上升。為了保持原來的排煙溫度120～140℃不變，需要新增1個(gè)回程受熱面，以保證省煤器受熱面基本不變。

與此同時(shí)，從節(jié)能的角度出發(fā)，參考其他電廠[1-3]的改造經(jīng)驗(yàn)及進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)在原一級(jí)省煤器第4段下方和省煤器灰斗之間，此處可利用的空間約為1 800 mm左右，可以多補(bǔ)充2個(gè)回程盤管來降低煙氣的溫度，提高爐效，故布置3個(gè)回程省煤器盤管來同時(shí)滿足脫硝和節(jié)能的要求。

為了減少工作量，降低成本，充分利用空間，省煤器管系擬采用市面上的熱彎小R管布置。

改造后，第5省煤器管組為2根套，3個(gè)回程，橫向排數(shù)不變，156排，橫向節(jié)距96.7mm，管子規(guī)格φ（48×5）mm，材質(zhì)SA-210C，一級(jí)省煤器標(biāo)高將會(huì)下移1 667mm，集箱也相應(yīng)下移1 667 mm；經(jīng)計(jì)算，省煤器面積增加了2 000多m2，煙氣流速控制在7 m/s以下，排煙溫度在原有的基礎(chǔ)上下降7℃左右。增加后的省煤器管組處在最下級(jí)，介質(zhì)入口溫度為給水溫度。增加的省煤器與原省煤器縱向橫向節(jié)距完全一致，水流程與原設(shè)計(jì)一致，所以，對(duì)汽水循環(huán)沒有影響。

在給水量為1 060 t/h，給水設(shè)計(jì)壓力為20.5MPa情況下，省煤器的總阻力大小約為0.07 MPa。

3 省煤器改造前后的不同負(fù)荷時(shí)排煙溫度變化情況說明

3.1 省煤器改造后低負(fù)荷時(shí)排煙溫度變化說明

1 065 t/h循環(huán)流化床鍋爐高溫省煤器改造后低負(fù)荷180 MW(60%經(jīng)濟(jì)蒸發(fā)量ECR(economic rating load)工況)時(shí)排煙溫度變化數(shù)據(jù)如表2所示。

改造后低負(fù)荷時(shí)空預(yù)入口煙溫下降9℃，排煙溫度平均下降8.8℃?；臼?∶1的比例關(guān)系，空預(yù)器出口一次風(fēng)溫下降約7.7℃，空預(yù)入口煙溫與其是1.17∶1的比例關(guān)系。

表2 低負(fù)荷180 MW時(shí)排煙溫度變化數(shù)據(jù)表℃

排煙溫度下降值應(yīng)根據(jù)GB10184—1988“電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程”中7.2.1條對(duì)其用式（1）進(jìn)行修正。

式中：θbpy——換算到保證進(jìn)口空氣溫度時(shí)的排煙溫度，℃；

tb0——保證空氣進(jìn)口溫度，℃；

t0——實(shí)測(cè)基準(zhǔn)溫度，℃；

θ′ky——空氣預(yù)熱器進(jìn)口實(shí)測(cè)煙氣溫度，℃；

θpy——實(shí)測(cè)排煙溫度，℃。

經(jīng)修正計(jì)算，低負(fù)荷時(shí)改造前后的排煙溫度下降約6.63℃。

3.2 省煤器改造后高負(fù)荷時(shí)排煙溫度變化說明

1 065 t/h循環(huán)流化床鍋爐高溫省煤器改造后低負(fù)荷180 MW(60%ECR工況)時(shí)排煙溫度變化數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 省煤器改造后高負(fù)荷300MW時(shí)排煙溫度變化情況℃

改造后滿負(fù)荷時(shí)空預(yù)入口煙溫下降19℃，排煙溫度平均下降10℃?；臼?∶1的比例關(guān)系?？疹A(yù)器出口一次風(fēng)溫下降約16℃，空預(yù)入口煙溫與其是1.188∶1的比例關(guān)系。排煙溫度下降值根據(jù)GB10184—1988“電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程”中7.2.1條對(duì)其進(jìn)行修正后，下降值約為6℃。

4 省煤器改造前后的不同負(fù)荷時(shí)欠焓變化情況說明

4.1 省煤器改造后低負(fù)荷時(shí)欠焓變化情況說明

1 065 t/h循環(huán)流化床鍋爐高溫省煤器改造后低負(fù)荷180 MW(60%ECR工況)時(shí)欠焓[4]變化數(shù)據(jù)見表4。

表4 省煤器改造后低負(fù)荷180 MW時(shí)欠焓變化情況

由表4可見，改造前后欠焓皆小于設(shè)計(jì)值46.13 kJ/kg，溫差比設(shè)計(jì)值小5℃。改造后低負(fù)荷時(shí)省煤器的欠焓有所下降，省煤器出口給水溫度上升約0.5℃。欠焓下降約18.65 kJ/kg。變化較大的是給水流量由改造前的504.14 t/h增至569.64 t/h，上升約65.5 t/h。

4.2 省煤器改造后高負(fù)荷時(shí)欠焓變化情況說明

1 065 t/h循環(huán)流化床鍋爐高溫省煤器改造后低負(fù)荷300 MW(100%ECR工況)時(shí)欠焓變化數(shù)據(jù)見表5。

由表5可見，滿負(fù)荷時(shí)對(duì)于汽包壓力，改造前數(shù)值就低于設(shè)計(jì)值0.91 MPa，改造后的數(shù)值比改造前略有上升，約升高0.13 MPa；對(duì)于給水壓力，改造前后數(shù)值皆低于設(shè)計(jì)值，但改造后數(shù)據(jù)比改造前數(shù)據(jù)略有上升反而更接近設(shè)計(jì)值；對(duì)于給水流量，改造后比改造前升高約65 t/h；對(duì)于省煤器出口的給水溫度，改造后比改造前下降3.89℃。導(dǎo)致改造后的欠焓升高，更接近設(shè)計(jì)值。二級(jí)省煤器入口/出口煙溫設(shè)計(jì)值分別為595.3℃/ 507.7℃；改造前此數(shù)值為608.22℃/516.79℃，可見是省煤器入口煙溫高于設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致?lián)Q熱量增高，引起的給水汽化。

表5 省煤器改造后滿負(fù)荷300 MW(100%ECR工況)時(shí)欠焓變化數(shù)據(jù)表

5 省煤器改造前后的不同負(fù)荷時(shí)阻力增加情況說明

5.1 省煤器改造后低負(fù)荷時(shí)阻力變化情況說明

1 065 t/h循環(huán)流化床鍋爐高溫省煤器改造后低負(fù)荷180 MW(60%ECR工況)時(shí)阻力[5]變化數(shù)據(jù)見表6。

表6 省煤器改造后低負(fù)荷180MW時(shí)阻力變化數(shù)據(jù)表MPa

與設(shè)計(jì)值相比，改造前后180 MW時(shí)省煤器的阻力皆偏大，可能與運(yùn)行年限有關(guān)。改造后給水的壓力和汽包的壓力皆比原來提高，阻力提高值即新增省煤器的阻力為0.029 MPa。

5.2 省煤器改造后高負(fù)荷時(shí)阻力變化情況說明

1 065 t/h循環(huán)流化床鍋爐高溫省煤器改造后低負(fù)荷300 MW(100%ECR工況)時(shí)阻力變化數(shù)據(jù)見表7。

表7 省煤器改造后滿負(fù)荷300 MW(100%ECR工況)時(shí)阻力變化數(shù)據(jù)表MPa

由表7可見，滿負(fù)荷時(shí)改造前后省煤器的阻力皆大于設(shè)計(jì)值較多，改造后省煤器的阻力比設(shè)計(jì)值高出0.73 MPa，比改造前高出0.1 MPa。表明，滿負(fù)荷時(shí)新增省煤器的阻力約為0.1 MPa。

6 省煤器改造前后的不同機(jī)組同一負(fù)荷時(shí)SCR處溫度情況說明

省煤器改造前后A機(jī)組和B機(jī)組在同一負(fù)荷時(shí)SCR處的溫度情況分別見表8和表9。

表8 省煤器改造后A機(jī)組240 MW時(shí)SCR處溫度數(shù)據(jù)表

表9 省煤器改造后B機(jī)組240MW時(shí)SCR處溫度數(shù)據(jù)表

通過對(duì)省煤器改造后SNCR處測(cè)點(diǎn)溫度的調(diào)取發(fā)現(xiàn)，240 MW工況下，SNCR處溫度能較好地滿足SCR的脫硝溫度區(qū)間，但SCR處溫度的影響因素較多，爐內(nèi)石灰石量的控制，分離器處SNCR技術(shù)氨水量的控制、鍋爐機(jī)組吹灰的影響等都會(huì)導(dǎo)致溫度的波動(dòng)。

7 結(jié)論和建議

a）針對(duì)SG1 065 t/h帶外置床鍋爐，根據(jù)其尾部煙道省煤器布置情況，可以在灰斗上方及一級(jí)省煤器之間通過割管來布置SCR催化劑層降低NO x排放濃度。

b）通過對(duì)省煤器改造后SNCR處測(cè)點(diǎn)溫度的調(diào)取發(fā)現(xiàn)，在240 MW工況下，SCR處溫度能夠滿足催化劑的脫硝效果，但割管位置還可稍上調(diào)，催化劑層還可稍微往上布置，效果會(huì)更好。

c）通過對(duì)高溫省煤進(jìn)行擴(kuò)展改造，在60%～100%ECR工況下，排煙溫度約降低6℃；省煤器的阻力增加0.029～0.1MPa；給水流量上升約65 t/h。高負(fù)荷時(shí)，省煤器的欠焓為32.08 kJ/kg，比改造前更接近于設(shè)計(jì)值46.09 kJ/kg。

[1]曹勝利．十里泉發(fā)電廠6號(hào)鍋爐高壓省煤器改造方案研究[D]．保定：華北電力大學(xué)，2014：33．

[2]王桂玲．670 t/h鍋爐H型肋片管式省煤器的改造[J]．鍋爐制造，2009（5）：62-64．

[3]叢日成，鄒天舒，冷杰，等．循環(huán)流化床鍋爐鰭片式省煤器的改造設(shè)計(jì)[J]．鍋爐制造，2012（1）：29-33．

[4]閻維平，高寶桐．電站鍋爐省煤器出口水溫升高對(duì)過熱器吸熱的影響[J]．鍋爐技術(shù)，2005，36（2）：22-24．

[5]蔣敏華，肖平．大型循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2009：26-27，91-101．

Modification of High Temperature Coal Economizer of 1 065 t/h Boiler

LUO Dinling,QIN Pengwei
（Shanxi Pingshuo Coal Gangue Power Generation Co.,Ltd.,Shouzhou,Shanxi 036800,China）

In order to satisfy the ultra-low emission of nitrogen oxides,high temperature coal economizer coils need to be removed or added for1 065 t/h boiler ash hopper.Besides,other modification measures were adopted,including installing selective catalytic reduction catalyst layer,reducing flue gas temperature and improving boiler's efficiency.The parameters before and after modification were analyzed and the modification effects were evaluated,which could provide references for other power plants of the similar type.

1 065 t/h boiler;catalyst;coal economizer

TK223.3+3

B

1671-0320（2017）01-0028-04

2016-07-17，

2016-09-16

駱丁玲（1983），女，山西運(yùn)城人，2011年畢業(yè)于太原理工大學(xué)熱能專業(yè)，碩士，工程師，從事大型火電廠鍋爐和汽輪機(jī)節(jié)能指標(biāo)優(yōu)化調(diào)整分析工作；秦鵬偉（1985），男，山西忻州人，2008年畢業(yè)于山西大學(xué)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)，工程師，從事大型循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組集控運(yùn)行工作。