某630MW超臨界機(jī)組鍋爐排煙溫度高的技術(shù)改造

孫 偉 ，唐海寧

(1.江蘇省投資管理有限責(zé)任公司，江蘇南京210005；2.江蘇國信揚(yáng)州發(fā)電有限責(zé)任公司，江蘇揚(yáng)州225131)

江蘇國信揚(yáng)州發(fā)電有限責(zé)任公司二期工程2臺630MW超臨界機(jī)組，配備某鍋爐廠生產(chǎn)的超臨界鍋爐。自投運(yùn)以來，2臺鍋爐一直存在排煙溫度較高的問題，盡管已在運(yùn)行和系統(tǒng)等方面進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整和改造，但未能徹底解決這一問題。制造廠原先設(shè)計(jì)值為119℃（BRL修正后），在投產(chǎn)試驗(yàn)時3號、4號機(jī)組排煙溫度分別為132.75℃和132.73℃，4號機(jī)大修前性能試驗(yàn)時排煙溫度數(shù)據(jù)為146.53℃（修正后），比設(shè)計(jì)值高15℃以上。實(shí)際運(yùn)行中，2010年3月至9月4號爐排煙溫度平均值均在140℃以上，最高值達(dá)152℃。

1 鍋爐排煙溫度高對經(jīng)濟(jì)性的影響分析

對于600MW等級機(jī)組，排煙溫度高出設(shè)計(jì)值20～30℃，鍋爐熱效率將降低1%～1.5%，機(jī)組煤耗增加 3～4.5 g/（kW·h）[1]。 盡快進(jìn)行技術(shù)改造，降低這2臺鍋爐的排煙溫度，將顯著提高江蘇國信揚(yáng)州發(fā)電有限責(zé)任公司機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

2 鍋爐排煙溫度高原因分析

3號、4號爐自調(diào)試以來就存在排煙溫度高的問題，額定工況下，空預(yù)器進(jìn)口煙溫即高于設(shè)計(jì)值25℃左右，造成鍋爐排煙溫度高于設(shè)計(jì)值15℃左右。對相關(guān)數(shù)據(jù)及鍋爐受熱面進(jìn)行分析，初步認(rèn)為造成鍋爐排煙溫度高的原因主要有以下幾個因素[2]：

（1）鍋爐設(shè)計(jì)存在偏差。從調(diào)試數(shù)據(jù)來，3號、4號爐調(diào)試過程中就發(fā)現(xiàn)排煙溫度高于設(shè)計(jì)值，通過對同類型機(jī)組鍋爐運(yùn)行情況的了解，發(fā)現(xiàn)同類型電廠中大別山電廠、潮州電廠、常州電廠也存在同樣的問題。產(chǎn)生這一問題的原因?yàn)殄仩t受熱面設(shè)計(jì)存在一定的偏差，這一問題屬于設(shè)計(jì)缺陷，難以通過運(yùn)行調(diào)整的方法進(jìn)行解決。

（2）燃燒器區(qū)域結(jié)渣嚴(yán)重。由于該鍋爐設(shè)計(jì)的煤種為結(jié)渣特性較強(qiáng)的神府煤，燃燒器采用英巴公司設(shè)計(jì)的雙調(diào)風(fēng)旋流式燃燒器，此種燃燒器對結(jié)渣特性較強(qiáng)的神府煤等煤種的適應(yīng)范圍比較窄，造成了目前3號、4號爐燃燒器區(qū)域存在較嚴(yán)重的積渣現(xiàn)象，結(jié)渣的存在在一定程度上影響了水冷壁的吸熱量，導(dǎo)致鍋爐排煙溫度有所上升。

（3）煙道的積灰影響。由于鍋爐本身水平煙道較長的布置方式，造成目前3號、4號爐水平煙道存在較嚴(yán)重的積灰現(xiàn)象，從而影響水平煙道的吸熱量，導(dǎo)致鍋爐排煙溫度有所上升。

從以上分析可知，造成爐排煙溫度高的根本原因?yàn)橹圃鞆S受熱面設(shè)計(jì)存在一定的偏差，此外，鍋爐燃燒器區(qū)域的結(jié)渣以及水平煙道的積灰問題也是造成鍋爐排煙溫度高的重要因素。對于排煙溫度高的問題，只有進(jìn)行鍋爐受熱面的重新優(yōu)化設(shè)計(jì)改造，方可徹底解決這一問題。

3 解決排煙溫度高問題的典型方案比較

為徹底解決鍋爐排煙溫度高的問題，結(jié)合相關(guān)電廠的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)[3]，進(jìn)行如下幾方面的改造工作：（1）增加高壓省煤器；（2）增加低壓省煤器；（3）增加低過或低再受熱面面積；（4）增加空預(yù)器受熱面；（5）進(jìn)行空預(yù)器反轉(zhuǎn)。

這幾個方案的對比結(jié)果如表1所示。在對比各種改造的優(yōu)缺點(diǎn)后，最終電廠確定了采用增加省煤器吸熱面積的方法來徹底解決鍋爐排煙溫度高的問題。

4 改造方案介紹

在4號機(jī)A修中，在4號鍋爐尾部低過區(qū)煙道內(nèi)的原省煤器管屏基礎(chǔ)上再增加上一段省煤器管排。安裝在原省煤器H型肋片管屏下部與其進(jìn)口集箱之間的空間內(nèi)，共計(jì)212排，如圖1所示（底部為需增加的管排）。

圖1 省煤器改造方案示意圖

4.1 安裝前準(zhǔn)備工作

（1）鍋爐省煤器都是通過懸吊板吊于省煤器上集箱上，吊板作為主要的承載過度部件，在安裝搬運(yùn)中要保整平整。吊板在安裝前應(yīng)進(jìn)行尺寸核查，清理檢查。

（2）省煤器組裝前，要進(jìn)行逐根通球檢查。通球用壓縮空氣的壓力不低于0.59MPa。通球試驗(yàn)用的球徑D為70mm。

（3）蛇形管管排在組合前，應(yīng)復(fù)查外型尺寸和進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查，對發(fā)生變形和存在的其他缺陷，要在地面進(jìn)行處理和更換。

（4）省煤器蛇形管組件，組合前除進(jìn)行通球外，還要在平臺上放樣校正，以保證安裝的順利進(jìn)行。

4.2 省煤器的安裝

（1）拆除尾部煙道過熱器省煤器區(qū)兩側(cè)包墻的保溫和護(hù)板。

（2）對省煤器進(jìn)口集箱進(jìn)行固定，以保證安裝過程中，集箱不移動位置。

（3）拆除省煤器集箱吊掛板。

（4）切割管子工地焊口，并加工坡口，坡口加工好后，應(yīng)用塑料布或其他材料包裹，以保護(hù)坡口和避免雜質(zhì)進(jìn)入管內(nèi)。

（5）進(jìn)行省煤器新增管屏的焊接安裝工作：① 將一組省煤器吊起后依次裝入煙道中相應(yīng)的位置，將蛇形管與上部省煤器蛇形管焊接連接及焊口拍片工作。② 依次焊接封板和吊板。③ 然后對下部省煤器蛇形管和省煤器入口集箱上的管接頭進(jìn)行焊接和焊口拍片工作。

（6）恢復(fù)省煤器集箱吊掛板和包墻護(hù)板，拆除臨時支撐件。

（7）省煤器參與水壓試驗(yàn)，并參與酸洗工作。

5 改造效果評估

經(jīng)核算，改造后可降低省煤器出口煙溫19.1℃，降低鍋爐排煙溫度預(yù)計(jì)可達(dá)6.9℃。改造后計(jì)算水冷壁出口溫度上升3℃，煙氣側(cè)阻力上升可忽略不計(jì)。但計(jì)算所取基準(zhǔn)數(shù)據(jù)為設(shè)計(jì)工況數(shù)據(jù)，為評估改造效果，該公司在大修后進(jìn)行專項(xiàng)試驗(yàn)，對大修前、大修后數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如表2所示。

由表2可知，省煤器改造后對機(jī)組運(yùn)行主要參數(shù)影響如下：

（1）600MW下改造后空預(yù)器進(jìn)口煙溫下降了27℃，排煙溫度下降了11℃，預(yù)計(jì)600MW工況機(jī)組煤耗下降近 1.5 g/（kW·h）。

（2）省煤器出口水溫上升10℃，分離器出口溫度上升約3℃，垂直管圈水冷壁平均溫度上升約3℃，高負(fù)荷下水冷壁無超溫現(xiàn)象。

（3）改造后空預(yù)器進(jìn)口煙溫下降27℃，解決了夏季高峰負(fù)荷下空預(yù)器由于入口煙溫高、變形量大而導(dǎo)致空預(yù)器電流晃動的問題，機(jī)組運(yùn)行的安全性得到了提高。

（4）省煤器由于增加受熱面，省煤器壓差上升約0.02MPa，對汽水系統(tǒng)阻力影響可忽略不計(jì)。

（5）雖然改造增加了一定的風(fēng)煙系統(tǒng)阻力，但由于改造后排煙溫度下降，也會造成引風(fēng)機(jī)電流下降，最終結(jié)果表明，本次改造后引風(fēng)機(jī)電耗基本不變。

（6）相關(guān)資料表明過高的排煙溫度 （>150℃）將影響電除塵效率，省煤器改造前在夏季高峰負(fù)荷時鍋爐排煙溫度高于150℃，對電除塵器效率有一定影響，增加省煤器降低排煙溫度可有效提高電除塵器效率。

表2 改造前后鍋爐運(yùn)行主要數(shù)據(jù)對比

通過運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，4號爐省煤器增加面積后降低鍋爐排煙溫度的達(dá)到了預(yù)期的節(jié)能效果。鍋爐增加省煤器后降低了空預(yù)器入口的煙溫，解決了夏季高峰負(fù)荷時空預(yù)器入口煙溫高導(dǎo)致空預(yù)器電流晃動的問題，提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性。改造后煙氣側(cè)阻力上升、水冷壁出口溫度安全裕量等負(fù)面影響均在預(yù)測范圍內(nèi)。

5 結(jié)束語

某鍋爐制造廠生產(chǎn)的此類型鍋爐，普遍存在排煙溫度過高的現(xiàn)象。國信揚(yáng)州發(fā)電有限責(zé)任公司是首家對鍋爐省煤器進(jìn)行改造的單位，通過改造，成功解決了鍋爐排煙溫度高的問題，提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性及經(jīng)濟(jì)性，該改造項(xiàng)目的成功經(jīng)驗(yàn)對于存在同類型問題機(jī)組的改造工作具有較好的借鑒作用。

[1]周強(qiáng)泰，周克毅.鍋爐原理[M].北京：中國電力出版社，2009：152-154.

[2]高 遠(yuǎn)，秦 鵬，岳峻峰.600MW前后墻對沖燃燒鍋爐降低排煙溫度的試驗(yàn)研究[J].江蘇電機(jī)工程，2011，30(4)：64-65.

[3]吳 江.1000MW發(fā)電機(jī)組煙氣余熱換熱器設(shè)計(jì)方案探討[J].江蘇電機(jī)工程，2013，32(1)：74-77.