超臨界鍋爐增容提效升參數改造綜合分析

強 波，唐海寧

(1. 江蘇國信資產管理集團，南京 210005；2. 江蘇國信揚州發電有限責任公司，江蘇 揚州 225131)

2014年9月，國家發改委、環保部、國家能源局三部委聯合印發了《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014—2020年)》(發改能源[2014]2093號)。按照計劃要求，應全面落實“節約、清潔、安全”的能源戰略方針，推行更嚴格能效環保標準，加快燃煤發電升級與改造，打造高效清潔可持續發展的煤電產業“升級版”，為國家能源發展和戰略安全夯實基礎。

此外，計劃明確規定“到2020年，現役60萬kW及以上機組(除空冷機組外)改造后平均供電標煤耗低于300 g/kWh”。

江蘇國信揚州發電有限責任公司3、4號機組為630 MW超臨界機組，主汽溫偏低(爐側額定值為543℃)，低于多數同容量超臨界機組約30℃ 。

THA工況下機組熱耗達到7 873 kJ/kWh，供電煤耗303.9 g/kWh，落后于同類型機組，也不能滿足寬負荷脫硝的要求。

隨著電力供求矛盾的逐步緩減，新的電源點不斷投運，燃煤發電企業的生產和發展將受到限制，其經營形勢變得非常嚴峻，將面臨激烈的競爭。國信揚電公司必須進行綜合節能升級改造，降低機組供電煤耗，同時挖掘機組增容潛力，提升機組的市場競爭力。

1 原設備情況介紹

國信揚電3、4號鍋爐型號為HG1956/25.4-YM，型式為單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構Π型超臨界變壓運行直流鍋爐(見圖1)。

圖1 鍋爐受熱面布置圖

2 目前鍋爐運行中存在的主要問題

3 改造情況

3.1 改造原則

(1)改造方案應使改造后的鍋爐效率接近同類機組的先進水平，并同時考慮在輔助系統不作重大改造的前提下機組增容改造的可行性；

(2)原則上鍋爐水冷壁不做改造；

(3)輔機系統作相應的配套優化改造；

(4)熱力系統接口參數基本不變；

(5)改造方案力求簡單、可靠、實用；

(6)盡量挖掘現有設備潛力，減少新增設備，降低工程造價；

(7)盡量采用可靠的新技術、新工藝，做到運行維護方便，安全可靠，經濟合理。

3.2 改造方案

由于本次改造方案是將鍋爐側主汽溫由543℃提高至571℃，再熱汽溫維持不變。根據汽機熱平衡圖，主汽溫提高后，汽機高排溫度將從改造前的297℃上升至314℃。因此，改造后鍋爐過熱器系統吸熱量上升，而再熱器系統的吸熱量下降，即過熱器應增加吸熱面積，再熱器應減少吸熱面積。

近年來，癌癥的發病率呈現出不斷上升的趨勢，對患者的身心健康造成嚴重影響[1]。因此若不能給予患者有效的疼痛管理措施，將會引起疼痛加劇，導致患者出現抑郁、焦慮、失眠等癥狀，導致患者的生活質量顯著下降[2]。規范化的疼痛管理晚期癌癥患者康復治療中的重要措施，是對患者實施早期腸內營養的前提，有利于促進患者早期下床活動[3]。本文就規范化疼痛管理在腫瘤晚期疼痛患者中的實施與效果進行深入分析，具體如下。

過熱器增加吸熱面積有兩種方案，方案一是增加屏過、高過的吸熱面積；方案二是增加尾部低過的吸熱面積。由于屏過及高過區域煙溫高，增加少量的吸熱面積即可以滿足過熱器參數的需要，同時可減少高再入口煙溫，有利于減少再熱器吸熱量[2]。經核算，選擇方案一進行過熱器系統的改造(見圖2)。

在綜合比較分級省煤器、煙氣旁路、水旁路等各種方案的優缺點后，確定采用分級省煤器的方案進行寬負荷脫硝改造。但分級省煤器兩級省煤器的比例一旦確定，投產之后就不能再改變，各個負荷下脫硝裝置入口煙氣溫度都會有一定比例提高。過于追求更低負荷下脫硝，熱端省煤器面積偏小時，可能會造成滿負荷工況下脫硝裝置入口煙氣溫度超過420℃[3]，因此需計算準確。

圖2 鍋爐受熱面改造方案示意圖

最終的各受熱面具體改造方案如下。

3.2.1過熱器改造方案

屏式過熱器最外圈增加兩流管圈，管子根數由原設計的28根變成30根。受熱面片數、節距維持原鍋爐設計不發生變化，受熱面積增大，受熱面布置改為平底結構，屏式過熱器出口段進行材料升檔為SA-213TP347H，屏式過熱器進口段管材不變，但管子壁厚增加。屏式過熱器重新設計布置。出口段異種鋼焊口留在頂棚上部。屏式過熱器進出口分集箱重新設計并隨屏式過熱器管屏整體出廠。

原設計中末級過熱器片數為30片，橫向節距為690 mm，管子根數為20根。本次改造對末級過熱器進行整體更換，末級過熱器片數、節距維持改造前方案不變，末級過熱器根數變成21根。受熱面布置改成平底結構，按照提效參數重新進行材料分段，受熱面材料變化：入口段：Ф44.5×7.0～8.0 mm，材料SA-213T91，管組底部：Ф44.5×8～9.5 mm，材料SA-213TP347H，出口段：Ф44.5×9～10 mm，材料SA-213TP347H，出口段異種鋼焊口留在頂棚上部。末級過熱器進口分集箱和末級過熱器出口分集箱重新設計并隨末級過熱器管屏整體出廠。

本次改造對立式低溫過熱器管組進行整體更換。立式低溫過熱器管組片數、根數、規格、節距維持改造前方案不變。受熱面面積總體不發生變化。改造后立式低溫過熱器管組片數為95片，橫向節距為230 mm，管子根數為8根。改造后管子材質規格為：φ57×7.5，材質由15CrMoG升級為12Cr1MoVG。

3.2.2再熱器改造方案

本次改造對高溫再熱器進行整體更換，高溫再熱器片數、根數、節距維持改造前方案不變, 受熱面面積減少，受熱面布置改成大U型平底結構布置，按照提效參數重新進行材料分段，受熱面材料變化：入口段：Ф51×(4～5) mm，材料SA-213T91，出口段：Ф51×4 mm，材料SA-213TP347H，出口段異種鋼焊口留在頂棚上部。新增加的高溫再熱器進口分集箱隨高溫再熱器管組整體出廠，高溫再熱器出口分集箱利舊，高溫再熱器管組與高溫再熱器出口分集箱工地對接。增加高溫再熱器進口匯集集箱，高再面積減少16.8%。

本次改造對低溫再熱器、高溫再熱器之間采用中間集箱連接混合交叉方式，立式低溫再熱器管組進行局部改造。立式低溫再熱器受熱面管組片數、根數、節距維持改造前方案不變，受熱面面積相對減少。改造后立式低溫再熱器管組管子材質為12Cr1MoVG。

3.2.3省煤器改造方案

拆除原鍋爐尾部煙道后煙道(過熱器側)部分二級省煤器面積，然后恢復與原對接的二級省煤器進口集箱的連接。在脫硝裝置后的尾部煙道內新增并安裝一級省煤器。

4 改造過程及效果

江蘇國信揚州發電有限責任公司4號機組增容提效升參數改造工程由北京巴威公司設計和制造，江蘇電建一公司施工。項目考核工期105天，實際工期101天，2017年3月10日正式開工，5月19日鍋爐具備通風條件，5月29日水壓結束，6月11日沖管結束，6月19日正式并網，檢修的進度總體控制較好。

2017年7月，4號機組順利完成168 h試運行及改造后性能試驗工作，根據性能試驗結果，THA工況下汽機熱耗7 581 kJ/kWh，比合同規定的7 637 kJ/kWh低41 kJ/kWh，鍋爐熱效率94.45%，比合同規定的94.2%高0.25%，優于可研報告估算的9.6 g/kWh，4號機組改造后各項性能指標優良，全面達到并優于合同保證值。改造前后指標對比表見表1。改造前后效果比較見圖3。

鍋爐改造后運行穩定，鍋爐最大連續蒸發量也提高至2 068 t/h，各受熱面無超溫現象，一、二級過熱器減溫水量均在設計范圍內，一、二級再熱器減溫水量均為零。分級省煤器改造也達到了預期的效果，機組啟動過程中，當負荷達到200 MW時即可投入SCR運行。同時，徹底根除了高再受熱面異種鋼焊縫泄漏的隱患，高再汽溫偏差、燃燒器區域結焦等問題也得到了較好地解決。

表1 改造前后指標對比

隨著我國節能環保工作的不斷推進，火電機組面臨越來越嚴格的競爭壓力，提高機組運行主參數是提升機組運行經濟性的重要途徑。江蘇國信揚州發電有限責任公司4號機組增容提效升參數改造項目通過對鍋爐爐內受熱面進行優化調整，一方面滿足了機組提參數改造的需要，另一方面也解決了鍋爐改造前存在的一系列隱患，同時也滿足了機組寬負荷脫硝的要求，該機組的改造

經驗對于同類型機組具有較好的借鑒意義。

圖3 改造前與改造后效果比較圖

參考文獻：

[1] 中電聯.2016年度全國火電600 MW級機組能效水平對標及競賽數據[DB]. 2017.3.

[2]徐昶，徐良，胡杰，等. 國內首臺火電機組省煤器分級改造提高SCR入口煙溫實踐[J]. 鍋爐制造，2014(6): 42-43.

XU Chang, XU Liang, HU Jie, et al. Practice of Economizer Classification and Reconstruction in the First Domestic Thermal Power Plant to Enhance SCR Inlet Gas Temperature[J]．Boiler Manufacturing，2014(6)：42-43.

[3]靖長財.鍋爐省煤器分級改造技術分析和效果[J]. 鍋爐技術，2016，47 (1) :70-73.

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