300 MW机组锅炉末级再热器的改造

蔡国柱

（浙江浙能温州发电有限公司，浙江乐清325602）

发电技术

300 MW机组锅炉末级再热器的改造

蔡国柱

（浙江浙能温州发电有限公司，浙江乐清325602）

对300 MW机组进行了汽轮机通流部分改造后，锅炉也相应进行了扩容改造。经过核算，锅炉扩容改造后受热面强度在允许范围内，末级再热器出口段壁温超过原设计材料允许温度。分析了末级再热器改造前后参数的变化，探讨了改造的范围、供货及安装注意事项等问题，末级再热器改造投运后出现再热器出口温度低于设计值、当机组减负荷时再热蒸汽温度下降过快的现象，影响了机组安全经济运行，对此进行了分析并提出了改进措施。

锅炉；末级再热器；改造；分析

浙江浙能温州发电有限公司5号锅炉系引进美国ABB-CE公司技术，由上海锅炉厂设计制造的亚临界中间一次再热控制循环汽包炉，配用中速磨直吹式制粉系统，单炉膛П型露天布置、固态排渣、平衡通风、全钢架悬吊结构，采用四角同心正反切圆燃烧、喷嘴摆动调温，于2005年4月投产。机组汽轮机通流部分改造后，机组的铭牌功率从300 MW提高到330 MW，锅炉末级再热器也相应进行了改造。

1 末级再热器热力参数及核算

为确保扩容后锅炉的安全、稳定运行，特委托上海锅炉厂有限公司对机组扩容后锅炉运行的安全性及对锅炉性能的影响进行评估，锅炉扩容前后的汽水参数见表1。

表1显示过热蒸汽流量由1 025 t/h增加到1 087.3 t/h，再热蒸汽流量由825.4 t/h增加到890.5 t/h，过热汽出口压力由17.5 MPa增加到18 MPa，再热汽进口压力由3.8 MPa增加到4.03 MPa。扩容后的过热汽与再热汽压力均超过原设计压力，因此扩容后锅炉受压元件（集箱、管道、管子）的强度需进行重新核算。经核算，锅炉扩容改造后受压元件的强度在允许范围内。

表1 锅炉原设计及扩容后的汽水参数

在锅炉扩容的同时还要预留再热冷段供热抽汽50 t/h，再热蒸汽与过热蒸汽的流量比例由原来的0.823下降到0.772，造成再热器受热面冷却流量减少，管壁温度升高。按机组扩容及供热抽汽后的汽水参数对受热面进行壁温计算，末级再热器出口段炉内最高壁温629℃、炉外最高壁温585℃，受热面管子壁温计算结果见表2。末级再热器各点壁温比原设计值分别高3～12℃，出口高温段及炉外连接管的壁温接近和超过原设计材料的允许温度，因而需要更换管子，以确保锅炉的安全运行。

表2 末级再热器受热面管子壁温

末级再热器受热面改造后，经核算各点壁温在管材许用温度的安全范围内，改造后的管子金属报警温度值调整到592℃，控制系统中的整定值作相应调整。

2 末级再热器改造范围

根据壁温计算和末级再热器的结构情况，改造范围为：

（1）末级再热器炉内出口段，外圈1—6号管在炉顶以下3 700 mm高度的管子、最内圈7号管在炉顶以下1 800 mm高度的管子，其材料由原来SA213-T91改为SA213-TP347H，管子规格不变，并且SA213-TP347H的管子穿出炉顶与炉外连接管相接；

（2）原设计末级再热器出口炉外连接管的材料为12Cr1MoVG，现更换成SA213-T91，管子规格不变。末级再热器出口集箱不作改动，仅在集箱上保留约70 mm的12Cr1MoVG管接头，以便与更换后的SA213-T91连接管相焊接，由于这部分管子相连为异种钢焊接，需要在现场进行焊后热处理。

3 末级再热器供货和安装注意事项

末级再热器改造不同于基建安装，受现场条件限制较多，因此对材料供货和安装提出一些特殊要求。

（1）末级再热器出口连接管共60个管排，每排7根，共计420根，考虑管子从炉顶大罩开孔穿入炉内工作量相对较小，要求管子全部散装供货，因此原图纸上的安装吊耳可以取消。

（2）为减少现场焊接工作量，与炉顶密封高冠板焊接的套管、管夹定位块都在上海锅炉厂内与管子焊接完成，减少由于现场位置差引起焊接质量降低的可能。

（3）根据图纸要求，切割原管子时集箱留70 mm短管接头，1—6号管炉内割去3 860 mm，7号管炉内割去1 960 mm，新管子从炉顶上方穿入炉内，上方与集箱短管接头相接，下方与原T91管子相接。

（4）切割炉顶上方高冠板时需注意保留进口段管屏处的高冠板，新高冠板与新管上的套管完成焊接后，须与进口段保留的原高冠板焊接成一体，以保持炉顶密封。与高冠板相焊的原支承装置钢板，原则上要求原拆原回，提供10%备件。

（5）原炉顶下方2 750 mm处管夹先拆除，管子安装完成后恢复新管夹。

（6）新管共840个焊口，焊接工作量大、工期长，需先焊接与集箱短管相接的上焊口，对管排下弯头用吸尘器吸、再用内窥镜检查后确认管内无异物，然后焊接下焊口，确保管内清洁度。

4 末级再热器投运后出现的问题及分析

4.1 再热汽温未达到改造要求

5号炉末级再热器改造后，出现再热器出口汽温下降的情况。300 MW负荷下再热出口汽温530℃左右，225 MW负荷下再热出口汽温为525℃左右，150 MW负荷下温度低至500℃左右。300 MW负荷试验工况下再热出口汽温比锅炉扩容改造再热出口汽温设计值低11℃，改造前后再热蒸汽温度比较见表3。

原因分析：

（1）汽轮机通流改造后再热器进口温度较改造前有所下降，300 MW负荷试验工况下再热器进口蒸汽温度比改造前运行工况低了约6℃，比汽机通流改造高压缸排汽温度（再热器进口温度）设计值低了约4℃；

（2）汽轮机通流改造后300 MW负荷试验工况下，给水温度比改造前升高了近9℃，给水吸热较改造前减少，引起锅炉燃料投入量相对减少，再热汽温会有所降低；

（3）5号炉A修中进行了锅炉低氮燃烧器改造，改造后主燃烧器上部布置的高位SOFA（燃尽风），正好处在锅炉墙的下部，锅炉再热器布置为辐射式再热器、屏式再热器和对流式末级再热器，SOFA对炉膛上部及出口温度产生较大影响，包括吸热份额及左右侧温度偏差与改造前有所不同；

（4）再热器减温器进出口温度变化较大，可能存在减温水内漏，或因运行控制原因投用了减温水，进一步降低了再热器进口温度；

（5）主燃烧器摆角未参与运行调整。

4.2 减负荷过程中再热蒸汽温度下降过快

末级再热器改造后，机组减负荷过程中再热蒸汽温度下降过快，汽温降幅每分钟6℃左右，有时会突降至500℃以下，已影响到机组的安全运行。原因分析：

（1）高位SOFA使炉膛出口区域温度场发生变化，SOFA风量的变化会使该区域温度场变化非常敏感。特别在减负荷的动态过程中，如果SOFA风量跟踪控制不合理，会使汽温急剧变化；

（2）汽轮机通流改造后，降负荷过程中滑压曲线过陡，主汽压力随滑压曲线降低较快，为满足主汽压力快速随滑压曲线降低，煤量降低过快并稍有过调，造成炉膛热量不够，加上不同负荷下高压缸排气温度较改造前又有所降低，致使再热汽温降低过快。

4.3 改进措施

根据以上分析结果，提出以下解决措施：

（1）进行改造后锅炉性能诊断及运行优化试验。通过试验掌握较合理的煤粉细度、燃烧器摆角、各级风量/风压匹配，调整合适的切圆燃烧中心，均衡NOX排放与锅炉效率和出口蒸汽温度之间的关系；

（2）进行改造后热工控制优化试验。根据改造后实际情况，通过RB、负荷扰动等试验对控制策略进行优化，改善对汽温的协调控制；

（3）汽轮机通流改造和锅炉低氮燃烧改造后，应对滑压曲线进行重新分析。在减负荷过程中，暂时按手动设定压力定值的方式运行，减小降负荷速率，以避免汽温下降过快；

（4）燃烧器摆角做为调节汽温的辅助手段，在低负荷或减负荷过程中再热汽温低时，应将燃烧器摆角上摆；再热汽温高时，燃烧器摆角应适当下摆。据燃烧器摆角试验，在300 MW负荷下，主燃烧器摆角上摆至70%，再热汽温可升高8～10℃；

表3 再热器改造前后进出口汽温比较

（5）对再热器减温水调节阀开度进行控制，运行中控制减温水投入。

采取以上措施后进行了一次降负荷试验，负荷由320 MW降至210 MW，主燃烧器摆角上摆至70%，氧量维持在3.4%左右，采用手动设定压力定值的方式运行，再热汽温由526℃降至498℃，再热汽温降低幅度较之前有所减小。

5 结语

5号机组末级再热器改造后出现了2个问题，一是再热器出口汽温低，据有关计算，再热汽温下降10℃会增加发电煤耗0.8 g/kWh左右，影响了机组的经济性；二是机组减负荷时再热蒸汽温度下降过快，有时会突降至500℃以下，加剧汽轮机末级叶片腐蚀，影响了机组的安全性，因此这2个问题都不容忽视，应积极寻求应对措施。

分析认为出现问题的原因主要有：汽轮机通流改造后高压缸排汽温度（即再热器进口温度）比改造前降低，滑压曲线较陡，汽温协调控制不合适；锅炉低氮燃烧器改造后，低氧燃烧引起炉膛总体热量降低，炉内温度场发生了较大变化。相应提出了采取主燃烧器摆角上摆、降负荷时手动干预定压值等方法，再热汽温下降的最低值有所上升，已向好的趋势转变。下一步还要联合锅炉、热工专业技术人员做好运行优化试验和机组协调控制策略优化工作，使问题得到彻底解决。

[1]容銮恩，袁镇福，刘志敏，等.电站锅炉原理[M].北京：中国电力出版社，1997.

[2]望亭发电厂.300 MW火力发电机组运行与检修技术培训教材·锅炉[M].北京：中国电力出版社，2002.

（本文编辑：杨勇）

Transformation on Final Reheater of 300 MW Units

CAI Guo zhu
（Zhejiang Zheneng Wenzhou Power Generation Co.，Ltd.，Yueqing Zhejiang 325602，China）

After transformation on flow passage of steam turbine of 300 MW units，the capacity of the boiler is accordingly expanded.It is calculated that the heat surface strength after capacity expansion is within the permitted range，while the wall temperature at outlet section of final reheater exceeds the designed permitted temperature of the material.The paper analyzes parameter change before and after the transformation of final reheater，and discusses transformation range，supply and matters that need attention during installation.After transformation and operation of final reheater，the outlet temperature is smaller than the design value.When the unit load decreases，the temperature of reheat steam decreases excessively rapid，affecting safe and economical operation of units，on which the paper analyzes and proposes improvement.

boiler；final reheater；transform；analysis

TK223.3

：B

：1007-1881（2013）09-0025-04

2013-03-15

蔡国柱（1969-），男，浙江苍南人，工程师，长期从事发电厂锅炉设备管理工作。