鍋爐中溫再熱器汽溫的優(yōu)化措施研究

黃宇星，曾恕鋼

（四川川潤動力設(shè)備有限公司，四川自貢 643000）

0 引言

中溫再熱器實質(zhì)上是一種把做過功的低壓蒸汽再進(jìn)行加熱并達(dá)到一定溫度的蒸汽過熱器，是鍋爐受熱面的重要組成部分。一般情況下，再熱蒸汽壓力為過熱蒸汽壓力的20%～25%，可助力電廠熱效率有4%～6%的提升[1]?，F(xiàn)階段，我國152 MW 以上的機組，基本都采用一次中間再熱系統(tǒng)來保障電廠工作的正常運行。由此可見，中溫再熱器在電廠運行中有著較好的應(yīng)用前景。某電廠SG-20193/17.5-M913 型鍋爐經(jīng)過通流改造后，再熱器出口蒸汽溫度明顯降低，特別是在300 MW 負(fù)荷下，高溫再熱器出口汽溫僅能達(dá)到530 ℃，比原設(shè)計值低了15 ℃。因此，為解決該鍋爐中溫再熱器汽溫欠溫的問題，提出中溫再熱器汽溫的優(yōu)化措施，從根本上解決再熱器欠溫問題。

1 鍋爐概況

某電廠SG-20193/17.5-M913 型鍋爐為亞臨界壓力一次中間再熱控制循環(huán)汽包爐，鍋爐采用擺動燃燒器調(diào)溫，四角布置、切向燃燒、正壓直吹式制粉系統(tǒng)、單爐膛、∏型全封閉布置、固態(tài)排渣、全鋼結(jié)構(gòu)、平衡通風(fēng)。除正壓直吹式制粉系統(tǒng)外，鍋爐主體由擱置在立柱頂部的頂板懸吊，以此完成日常工作。該鍋爐主要設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 鍋爐主要設(shè)計參數(shù)

2 鍋爐改造前中溫再熱器運行情況

SG-20193/17.5-M913 型鍋爐經(jīng)過通流改造后，再熱器出口蒸汽溫度明顯降低，其在330 MW 負(fù)荷、210 MW 負(fù)荷、160 MW負(fù)荷下中溫再熱汽溫的運行統(tǒng)計值見表2。

表2 鍋爐改造前中溫再熱器汽溫運行統(tǒng)計情況

從表2 可以看出，在同時段下，不同負(fù)荷下鍋爐中溫再熱器的溫度平均值分別為529 ℃、515 ℃、504 ℃，再熱器運行汽溫均低于原設(shè)計值，嚴(yán)重影響了機組的運行效率，降低電廠的發(fā)電功率，不利于電廠長遠(yuǎn)發(fā)展。

3 鍋爐中溫再熱器汽溫優(yōu)化措施

3.1 增設(shè)煙氣擋板調(diào)溫

增設(shè)煙氣擋板調(diào)溫是優(yōu)化鍋爐中溫再熱器汽溫的有效手段。煙氣擋板調(diào)溫的原理是通過改變再熱器中的煙氣流量，達(dá)到調(diào)節(jié)汽溫的目的。首先，利用煙氣擋板將再熱器尾部煙道分隔為2 個并聯(lián)的煙道，再在主煙道中布置再熱器，旁通煙道中布置低溫過熱器，通過以上操作，改變流經(jīng)2 個煙道的煙氣通過量，從而調(diào)節(jié)再熱器汽溫[2]。在具體實施中，為進(jìn)一步防止擋板變形，煙氣擋煙板放置區(qū)域的煙溫以不超過500 ℃為宜，煙氣流通量始終保持平穩(wěn)，盡量減少煙氣量對擋板的磨損。同時，利用煙氣擋板調(diào)節(jié)汽溫時也要注意，若想提高再熱器汽溫，應(yīng)在開大再熱器側(cè)擋板前，檢查再熱器內(nèi)是否有一定量的過熱器減溫水，避免因過熱器減溫水過量，而引起低溫過熱器出口溫度下降，造成主蒸汽溫度降低，最后中溫再熱器出口溫度并未發(fā)生任何變化。由此可見，通過增設(shè)煙氣擋板調(diào)節(jié)鍋爐中溫再熱器汽溫具有操作方便、結(jié)構(gòu)簡單、汽溫調(diào)節(jié)幅度大、不影響鍋爐工作功率的優(yōu)點，但在實際操作中，汽溫調(diào)節(jié)的延遲時間也相對較長，大多數(shù)擋板只在0%～45%的開度范圍內(nèi)才能起到明顯作用，擋板開度過大會引起擋板磨損，擋板開度過小又容易積蓄灰塵，所以電廠在實際使用過程中，需根據(jù)自身鍋爐中溫再熱器汽溫的實際情況與鍋爐燃燒情況，判定煙氣擋板調(diào)溫的使用頻率，以達(dá)到高效生產(chǎn)的根本目的[3]。

3.2 煙氣再循環(huán)調(diào)溫

煙氣再循環(huán)調(diào)溫的工作原理是將一部分冷煙氣（溫度在250～350 ℃，通常存在于省煤器與空預(yù)器之間）利用再循環(huán)風(fēng)機送入鍋爐爐膛中，以改變再熱器的輻射受熱面積與對流受熱面的吸熱量比例，最終達(dá)到調(diào)節(jié)再熱器汽溫的目的[4]。若想提高中溫再熱器汽溫，則需降低鍋爐的負(fù)荷，以增加煙氣再循環(huán)量，使再熱器吸熱量增加，從而使再熱器汽溫升高。通常情況下，每增加1%的煙氣再循環(huán)量，則可使再熱器汽溫升高2～3℃。反之，若想要降低中溫再熱器汽溫，則需提高對鍋爐的負(fù)荷，以減少煙氣再循環(huán)量，使再熱器吸熱量減少，從而使再熱器汽溫降低。通常情況下，每減少1%的煙氣再循環(huán)量，則會使再熱器汽溫降低1～1.5 ℃。且當(dāng)再循環(huán)煙氣從爐膛上部送入時，則可降低爐膛的出口煙溫，此時為再熱器汽溫的調(diào)節(jié)效果并不明顯，而是為了防止屏式過熱器超溫和對流過熱器結(jié)渣，可對爐膛起到保護作用[5]。所以，在實際操作中，可將煙氣再循環(huán)系統(tǒng)同時接入爐膛的上部和下部，當(dāng)煙氣從爐膛下部送入時起到調(diào)溫作用，當(dāng)煙氣從爐膛上部送入時起到保護作用，以此完成整個煙氣的循環(huán)過程。由此可見，煙氣再循環(huán)調(diào)溫具備操作方便、調(diào)溫快速的優(yōu)點，但在實際操作中，需增設(shè)再循環(huán)風(fēng)機，也進(jìn)一步增加了電廠的維護成本，同時考慮到再循環(huán)風(fēng)機的磨損問題，煙氣再循環(huán)的調(diào)溫方式更適用于電廠中的燃油和燃?xì)忮仩t。

3.3 汽—汽熱交換器調(diào)溫

汽—汽熱交換器也可用于鍋爐中溫再熱器的調(diào)溫，其工作原理是用過熱蒸汽來加熱再熱蒸汽，以此改變被加熱的再熱蒸汽量，達(dá)到調(diào)節(jié)再熱器汽溫的最終目的。常見的汽—汽熱交換器有套管式與筒式兩種結(jié)構(gòu)。其中，套管式汽—汽熱交換器的外套管管徑為159～219 mm，內(nèi)套多根管徑32～42 mm 的U 形管，通常安裝在鍋爐煙道的外部。在實際工作中，過熱蒸汽在U 形管中通過，再熱蒸汽從外管與內(nèi)管間的縫隙通過。筒式汽—汽熱交換器為管徑800～1000 mm 的圓筒蛇形管，與套管式交換器的安裝位置相同，同樣安裝在鍋爐煙道的外部。在實際工作中，再熱蒸汽在桶內(nèi)的管間流通，通過裝在外部的三通調(diào)節(jié)閥來改變流過熱交換器的再熱蒸汽量，當(dāng)流過熱交換器的再熱蒸汽量越多，管內(nèi)吸收的過熱蒸汽的熱量就越多，再熱蒸汽溫度就能提高，反之，再熱蒸汽溫度則能調(diào)低。通過考量該電廠的實際情況，為進(jìn)一步節(jié)省金屬建材的消耗量，該鍋爐的改造可選擇筒式汽—汽熱交換器，通過增設(shè)4 臺設(shè)備，就可滿足中溫再熱器調(diào)溫的要求，其金屬總量比套管式汽—汽熱交換器減少近50%。

4 鍋爐改造后效果

在鍋爐改造中，通過采取增設(shè)煙氣擋板調(diào)溫、煙氣再循環(huán)調(diào)溫、汽—汽熱交換器調(diào)溫一系列措施優(yōu)化鍋爐中溫再熱器汽溫，改造后鍋爐中溫再熱器在330 MW 負(fù)荷、210 MW 負(fù)荷、160 MW負(fù)荷下的運行情況見表3。

表3 改造后鍋爐中溫再熱器運行情況

從表中可以看出，330 MW 負(fù)荷下中溫再熱器蒸汽溫度的平均值為545 ℃，相較于改造前提升16 ℃；210 MW 負(fù)荷下中溫再熱器蒸汽溫度的平均值為536 ℃，相較于改造前提升21 ℃；160 MW 負(fù)荷下中溫再熱器蒸汽溫度的平均值為521 ℃，相較于改造前提升17 ℃。由此可知，優(yōu)化后的鍋爐中溫再熱器，其溫度平均值已達(dá)到預(yù)計的計劃標(biāo)準(zhǔn)，有效解決了鍋爐中溫再熱器欠溫的問題，減少了機組的工作負(fù)荷，保障電廠的經(jīng)濟效益。

5 結(jié)束語

該電廠在鍋爐改造中，通過采取增設(shè)煙氣擋板調(diào)溫、煙氣再循環(huán)調(diào)溫、汽—汽熱交換器調(diào)溫一系列措施，優(yōu)化鍋爐中溫再熱器汽溫，已取得了較優(yōu)的改造結(jié)果。改造后的鍋爐中溫再熱器，在不同負(fù)荷下的蒸汽溫度平均值均能達(dá)到預(yù)期的計劃水平，有效降低了發(fā)電煤耗，直接改善電廠的經(jīng)濟效益，又間接減少二氧化碳、二氧化硫等氣體的排放，踐行國家節(jié)能減排的政策規(guī)范，推動了電廠的健康發(fā)展。