華光電廠2093T/H“Ⅱ”鍋爐尾部受熱面改造

李安萍，周朋，盧愛國

（山西陽光發(fā)電有限責任公司，山西 平定 045200）

引言

山西華光電廠2×600MW機組鍋爐是由國內(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、燃燒器擺動調(diào)溫、平衡通風、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結構、半露天布置的燃煤鍋爐。兩臺機組分別于2007年12月30日和2008年2月7日投產(chǎn)，兩臺機組投產(chǎn)后，因?qū)嶋H燃用煤種與設計煤種差別較大，收到基低溫發(fā)熱量較設計煤種下降較多，灰分含量增加較多，造成鍋爐燃燒時，一次風速、風量、煙氣量、火焰中心等參數(shù)發(fā)生變化，鍋爐原設計的蒸發(fā)受熱面和對流受熱面的吸熱份額不匹配，對流受熱面相對于蒸發(fā)受熱面偏大。為確保對流過熱器管壁溫度，必須增加一級過熱器減溫水量，運行中一級過熱器減溫水量嚴重超過設計值，通過對受熱面重新進行熱力計算，決定對尾部受熱面進行改造，割除部分低溫過熱器，增加部分省煤器面積，解決目前一級過熱器減溫水量偏高的問題。

1 鍋爐一級過熱器減溫水量嚴重偏高原因分析

1.1 實際燃燒煤質(zhì)的影響

華光電廠兩臺600MW機組原工程設計煤種為離柳礦區(qū)所產(chǎn)的洗中煤及劣質(zhì)動力煤種，由于煤價市場發(fā)生變化，現(xiàn)實際燃燒煤種較原設計煤種發(fā)生了很大的變化（見表1）。

表1 實際煤種與設計煤種煤質(zhì)特性對比表

通過表1煤質(zhì)各項參數(shù)對比，可以發(fā)現(xiàn)實際煤種低位發(fā)熱量較設計煤種有很大的降低，灰分含量較原設計煤種有很大的增加，因此相同負荷情況下，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、二次風速、煙風量相應增加，燃燒火焰中心上移，爐膛出口溫度增加，對流換熱量增加。相同鍋爐蒸發(fā)量情況下，對流受熱面（分隔屏過熱器、后屏過熱器、末級過熱器、低溫過熱器）吸熱量超過設計值，為確保受熱面管壁安全穩(wěn)定運行，一級過熱器減溫水量大幅度增加。

1.2 鍋爐結構的影響

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

圖1 過熱蒸汽流程圖

通過圖1過熱蒸汽流程可以看出：

1）過熱器一級減溫器主要作用是保護屏式過熱器（分隔屏、后屏過熱器、末級過熱器）安全運行，是過熱器溫度保護的主要手段。原鍋爐結構是依據(jù)原煤種設計，鍋爐容積、蒸汽受熱面、對流受熱面面積已確定，燃用實際煤種后，由于實際燃用煤種是摻燒煤，部分煤質(zhì)灰熔點較低，水冷壁結焦明顯，蒸發(fā)吸熱量減少，造成屏式過熱器吸熱量增加，最后引起過熱器一級減溫水量持續(xù)增大。

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

2 針對鍋爐一級過熱器減溫水量嚴重偏高采取的措施

1）針對燃燒煤種的變化，運行人員及時對鍋爐燃燒進行調(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速，并對每臺磨四個角一次風速進行調(diào)平，提高一次風溫，增大燃盡風風量，采用較細的煤粉細度等。使爐膛火焰不偏斜，不發(fā)生貼壁燃燒現(xiàn)象；為防止爐內(nèi)火焰分配不均，不允許一臺磨缺一角長時間運行。

2）針對燃燒劣質(zhì)煤后蒸發(fā)受熱面吸熱減少，運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行固定10次左右，為保護水冷壁管壁，降低蒸汽吹灰壓力1.8mpa至1.5mpa。

3）為防止爐膛受熱面結焦，華光公司針對其中一臺鍋爐燃燒器進行了改造，將原先水平濃淡分離改成了垂直濃淡分離，充分利用風裹粉技術，降低水冷壁周圍的結焦傾向，改造后效果明顯。

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

經(jīng)過各方面多途徑燃燒調(diào)整，這兩臺鍋爐運行工況有了很大的提高，但由于劣質(zhì)煤種偏離原設計煤種較大，目前一級過熱器減溫水量仍然嚴重偏高，BMCR工況下，一級過熱器減溫水量設計最高130t/h，實際機組負荷500MW下，減溫水量已達150t/h，且已無法再提高一級過熱器減溫水量。

為此，原鍋爐設計結構已無法適應電廠實際運行要求，為了提高鍋爐的安全性和經(jīng)濟性，必須按實際煤種、運行情況進行熱力計算和對鍋爐受熱面進行重新改造，從而保證這兩臺鍋爐經(jīng)濟、高效和安全運行。

3 華光電廠尾部受熱面改造思路及方案

3.1 改造思路

本次技術改造主要思路是依據(jù)電廠實際燃燒煤種，選取機組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行計算，確定改造前后一級過熱器減溫水總量、低溫過熱器出口汽溫、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)，利用鍋爐熱力計算得到的結果對鍋爐尾部受熱面進行重新分配，從而達到降低一級過熱器減溫水量的目的。

3.1 改造方案

本次熱力計算方法采用鍋爐機組熱力計算標準，通過熱力計算得知，割除低過熱器最下組，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)以上計算結果，對尾部后受熱面進行了如下改造方案設計。

1）低溫過熱器

首先割除低溫過熱器最下組左側(cè)包墻過熱器爐墻，標高46米至53米，將最下組低溫過熱器管屏割除，面積720 7.4平方米，共127排。低溫過熱器入口聯(lián)箱出口三通分叉管保留，延長接至低溫過熱器中組蛇型管下部入口，并對延長管組進行固定。低溫過熱器最下組對應的人孔門、吹灰器孔及吹灰器全部拆除，改造后的低溫過熱器受熱面結構數(shù)據(jù)見表2。

表2 低溫過熱器受熱面結構數(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）割開，在中間聯(lián)箱下面根據(jù)熱力計算結果，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，恢復左側(cè)包墻過熱器，改造后的省煤器受熱面結構數(shù)據(jù)見表3。

表3 省煤器受熱面結構數(shù)據(jù)

改造前后鍋爐尾部受熱面結構見下面圖2和圖3。

圖2 改造前設計結構

圖3 改造后設計結構

4 結語

通過對鍋爐受熱面改造，目前鍋爐基本適應了目前實際煤種，鍋爐運行狀態(tài)良好，一級過熱器減溫水量明顯減少，技術改造后機組額定負荷時一級減溫水量可以控制在100t/h左右，下降幅度達1/3，效果明顯。本次技術改造不足之處是鍋爐排煙溫度比改造前略有上升（5~10℃），總體來看，兩臺鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性明顯提高。