電廠鍋爐再熱汽溫偏低的影響因素及改進(jìn)對策

吳寶新

摘 要：分析了電廠鍋爐再熱汽溫偏低的影響因素，提出了的減少三級過熱器受熱面積、減少二級過熱器受熱面積、增加一級再熱器受熱面積的受熱面改進(jìn)方案，安全性良好，并提高了全廠熱效率，降低了發(fā)電煤耗率。

關(guān)鍵詞：電廠鍋爐；再熱氣溫偏低；影響因素

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.057

0 引言

如何提高燃煤機(jī)組的熱效率及控制產(chǎn)物NOx、SOx和CO2的排放量己成為電力行業(yè)的重大研究課題，實(shí)踐證明超（超）臨界技術(shù)是當(dāng)前火電應(yīng)對這一問題最現(xiàn)實(shí)、經(jīng)濟(jì)和有效的技術(shù)。A電廠鍋爐機(jī)組自投運(yùn)以來一直存在再熱汽溫偏低問題。本文以之為對象，并結(jié)合實(shí)際情況分析再熱汽溫偏低原因，提出合理的改造方案，為電廠鍋爐系統(tǒng)改進(jìn)提供一個參考。

1 電廠鍋爐存在問題及原因

A電廠2×1000MW超超臨界塔式鍋爐自移交生產(chǎn)后再熱汽溫一直較設(shè)計(jì)值（603℃）偏低，負(fù)荷率在75%的情況下再熱汽溫只有570℃-580℃。通過對該電廠鍋爐運(yùn)行情況進(jìn)行了摸底試驗(yàn)，提出可能造成該廠再熱汽溫偏低的四個因素，分別為煤質(zhì)偏差、燃燒偏差、汽機(jī)側(cè)影響以及爐膛設(shè)計(jì)。

2 電廠鍋爐再熱汽溫偏低的影響因素

2.1 煤質(zhì)對再熱汽溫的影響

實(shí)際運(yùn)行煤質(zhì)與設(shè)計(jì)煤質(zhì)在碳含量、灰分、水分及發(fā)熱量等方面存在差異，煤質(zhì)成分的偏差可能是造成再熱汽溫偏低的原因；另外由于摻燒的石炭煤灰熔點(diǎn)高，使得實(shí)際燃煤的結(jié)渣性弱于設(shè)計(jì)煤種，降低了爐膛等輻射受熱面的玷污程度。也就是說，設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)計(jì)燃煤具有強(qiáng)結(jié)渣性，會對爐膛、一級過熱器、三級過熱器造成較多玷污，但實(shí)際情況并非如此，這使得上述受熱面的吸熱量大于設(shè)計(jì)工況，從而降低了流經(jīng)布置在后面的二級再熱器的煙氣溫度，減少了再熱器吸熱量。因此，燃煤結(jié)渣性的改變也可能影響再熱汽溫。

2.2 燃燒偏差造成的再熱噴水對再熱汽溫的影響

摸底試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，用于消旋的SOFA擺角出現(xiàn)卡死情況，無法對燃燒中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)動量給予有效消旋，造成燃燒側(cè)內(nèi)外偏差；另外從試驗(yàn)工況看，始終是右側(cè)二級再熱器前需要噴水，燃燒器擺角不同出現(xiàn)的偏差量也不同，因此很可能是燃燒器四角擺動或四角風(fēng)量不一致導(dǎo)致爐內(nèi)火焰向右偏斜，造成燃燒側(cè)左右偏差。燃燒側(cè)內(nèi)外偏差與左右偏差共同作用使得右側(cè)二級再熱器吸熱量偏大較多，造成了即使在再熱器出口尚處欠溫情況下的噴水現(xiàn)象。

2.3 汽輪機(jī)高壓缸排氣溫度對再熱汽溫的影響

考慮到海水冷卻塔夏季工況會影響機(jī)組出力，設(shè)計(jì)時(shí)將高壓缸葉片尺寸放大，這造成絕大多數(shù)情況下主蒸汽在高壓缸內(nèi)焓降增大，使得排汽溫度降低，即一級再熱器進(jìn)口蒸汽溫度降低。

2.4 爐膛截面積對再熱汽溫的影響

A電廠與B電廠雖然同為1000MW超超臨界機(jī)組，溫度壓力接近，參數(shù)相當(dāng)，但由于燃用煤種的差異，前者在設(shè)計(jì)時(shí)選擇了更大的爐膛以減輕燃煤的結(jié)渣玷污問題，具體是爐膛截面在B電廠的基礎(chǔ)上增加了75m2。較大的爐膛截面有效降低了爐膛的結(jié)渣風(fēng)險(xiǎn)，但也增加了煤質(zhì)偏離設(shè)計(jì)后適應(yīng)性差的風(fēng)險(xiǎn)。由于塔式鍋爐所有受熱面均布置在燃燒室上部，過大的爐膛截面設(shè)計(jì)使經(jīng)過受熱面的煙氣流速較低，影響了換熱效率。

A電廠塔式鍋爐按設(shè)計(jì)煤種選定的邊長23.16米的爐膛截面理論上是沒問題的，但由于實(shí)際運(yùn)行煤種的偏差，原本的爐膛截面就可能偏大。通過熱力計(jì)算結(jié)果可以看出，其他條件不變的情況下，隨著爐膛截面積的增大，爐膛出口煙溫逐漸降低，分離器中工質(zhì)溫度逐漸上升，原因是爐膛截面積增大，即容積的增大使得煙氣在爐內(nèi)放熱量增加，水冷壁吸收了更多熱量，造成爐膛出口煙溫下降，水冷壁工質(zhì)溫升提高。

3 電廠鍋爐再熱汽溫偏低的改進(jìn)對策

A電廠超超臨界塔式鍋爐再熱汽溫偏低是多種因素共同作用的結(jié)果，目前雖無法更改爐膛結(jié)構(gòu)，但可以通過改變爐膛上方某些受熱面的大小，輔以燃燒調(diào)整、吹灰等方式有效改善再熱汽溫，使運(yùn)行工況達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

方案1：減少三級過熱器受熱面積。三級過熱器布置于二級再熱器入口，減少前者受熱面積以減少其吸熱量可使進(jìn)入二級再熱器的煙溫得到提高，從而增大二級再熱器的換熱溫壓，在不改變再熱器受熱面積的情況下增加二級再熱器吸熱量，從而提高再熱蒸汽出口溫度。三級過熱器受熱面積的減少會降低其出口汽溫，由于是直流鍋爐，過熱汽溫可以通過煤水比調(diào)節(jié)，即通過增加燃料量提高爐膛輻射放熱量，使水冷壁工質(zhì)溫升增加。出于受熱面安全性考慮，分離器工質(zhì)溫度不能過高，因此僅可適當(dāng)減少三級過熱器受熱面積。

方案2：減少二級過熱器受熱面積。二級過熱器布置于一級再熱器入口，減少前者受熱面積以減少其吸熱量可使進(jìn)入一級再熱器的煙溫得到提高，從而增大一級再熱器的換熱溫壓，在不改變再熱器受熱面積的情況下增加一級再熱器吸熱量，從而提高再熱蒸汽出口溫度。二級過熱器受熱面積的減少會降低其出口汽溫，同樣可以通過增大煤水比，提高水冷壁工質(zhì)溫升。考慮到安全性，僅可適當(dāng)減少二級過熱器受熱面積。

方案3：增加一級再熱器受熱面積。再熱器受熱面積的增加顯然可以直接提高再熱汽溫，由于二級再熱器在設(shè)計(jì)時(shí)沒有預(yù)留增加受熱面的空間，而一級再熱器留有一定空間可用于增加受熱面積。補(bǔ)齊預(yù)留區(qū)域，可增加約17%的受熱面積，從而較大地提高其吸熱量。

其中方案3，即增加一級再熱器受熱面積效果較為顯著，可將再熱汽溫提高。鍋爐總受熱面減少的方案使得排煙溫度升高，則鍋爐效率下降，反之排煙溫度下降，鍋爐效率升高；隨著再熱汽溫的提升，全廠效率逐漸提高，發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率逐漸下降。改造后鍋爐受熱面積增大，排煙溫度降低，鍋爐效率升高；再熱汽溫的提高使得熱力循環(huán)溫差增大，機(jī)組效率提高。

4 結(jié)語

電廠鍋爐再熱汽溫偏低的原因有：煤質(zhì)變化使得灰分、水分、結(jié)焦性改變；汽輪機(jī)高壓缸排汽溫度降低使得再熱器入口汽溫偏低：燃燒偏差造成再熱器減溫水動作；爐膛截面積設(shè)計(jì)偏差等。通過提出的減少三級過熱器受熱面積、減少二級過熱器受熱面積、增加一級再熱器受熱面積的受熱面改進(jìn)方案，安全性良好，并提高了全廠熱效率，降低了發(fā)電煤耗率。

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