330MW锅炉再热汽温偏低的技术改造

2015-05-14马士松陈国华

电力工程技术 2015年4期

马士松，陈国华

(江苏新海发电有限公司，江苏连云港222023)

江苏某发电有限公司15号锅炉是武汉锅炉厂设计制造的WGZ1100/17.45-4自然循环Π型锅炉，采用中速磨正压直吹式制粉系统，直流式百叶窗水平浓淡燃烧器，四角布置，切向燃烧方式，尾部双烟道布置，烟气挡板调节再热汽温，一次中间再热，平衡通风，锅炉设计再热蒸汽温度540℃。

机组自投运以来，锅炉再热蒸汽温度长期比设计值低15℃左右。虽然通过抬高燃烧器摆角增强高温再热器换热、调整再热烟气挡板开度提高低温再热器侧烟气份额、提高过量空气系数[1]增加烟气流速等手段，再热蒸汽温度有所提高，由此也导致低温再热器侧烟气流速过高、局部磨损严重，曾多次造成低再受热面爆管泄漏。经相关设计制造单位研究论证，决定对锅炉进行受热面改造，以提高再热蒸汽温度，同步减少低温再热器磨损。

1 改造方案选择

锅炉受热面布置情况如图1所示。炉膛出口及水平烟道部分沿烟气流动方向依次布置前屏过热器、后屏过热器、高温过热器、高温再热器。尾部竖井烟道由分隔墙分为2部分，前烟道布置低温再热器，烟道出口设再热烟气挡板；后烟道布置低温过热器及省煤器，烟道出口设过热烟气挡板。炉膛从上至下布置五层煤粉燃烧器，四层运行、一层备用。

1.1 改造共设置4种解决方案

（1）高温过热器减少25%受热面积，增加70m2卫燃带面积。在THA工况，高温再热器进口烟温提高了近27℃，低温再热器侧烟气流量减少约5%，高温再热器出口蒸汽温度提高3℃，排烟温度提高约6℃。改造后，若中压供热量大幅上升，同负荷下锅炉蒸发量高，会引起高温再热器处烟气温度进一步提升，可能造成高温再热器处金属超温。目前主蒸汽温度能达到设计值，但过热减温水用量很少，如果高温过热器受热面积减少，可能会出现高负荷时主蒸汽温度不达标现象，从而影响机组效率。

图1 锅炉受热面布置图

（2）后屏过热器减少20%受热面，卫燃带面积不变。由于割管位置离高温再热器较远，虽然后屏过热器吸热减少，但高温过热器吸热量相应增多，故对提高再热汽温效果不如方案1，且同样会引起排烟温度上升。

（3）低温再热器垂直段增加受热面。该方案增加部分低温再热器换热面积，再热蒸汽温度增加幅度预期较好，且对排烟温度无负面影响。由于相同条件下高温再热器传热温差下降，其吸热量将有所下降，增加的面积需重新进行热力计算来确定，实施难度中等。

（4）将锅炉燃烧器整体上移。该方案可以达到比较理想的提高再热汽温效果，但改造牵扯到的范围较大，主要涉及水冷壁、燃烧器、煤粉管道等，改造后还有可能造成飞灰可燃物升高、排烟温度上升，且施工难度大，工程费用较高。

1.2 改造方案确定

经西安热工院、东南大学及上海锅炉厂等多家单位计算论证，方案3以预期效果好、实施难度中等、工程费用一般、不利影响因素较少等优势被确定为最终改造方案。通过热力计算，在燃用设计煤种且下四层磨煤机运行、锅炉负荷75%至100%额定工况下，主、再热汽温均能达到设计值，且改造后对排烟温度及锅炉其它参数无明显负作用，并能重新分配低温再热器烟气份额，减少锅炉受热面烟气磨损，是最优的改造方案。

2 改造方案实施

2014年，利用15号机组脱硫脱硝改造机会，在原低温再热器垂直段的前后增加再热器受热面积，如图2所示。管子数量保持不变，只增加管子长度，管材采用原低温再热器相同材质12Cr1MoVG。其中前部为3根管绕1匝，横向间距S1=228mm，纵向为6根管，管屏宽度为580mm，两屏间隔交叉布置；后部为2根管绕1匝，横向间距S1=228mm，纵向为4根管，管屏宽度为410 mm，两屏间隔布置如图3所示。

图2 改造前低温再热器垂直段布置图

图3 改造后低温再热器垂直段布置图

原低温再热器垂直段前部增加的受热面积为1211 m2，原低温再热器垂直段后部增加的受热面积为808 m2，总共增加受热面积2019m2，增加的受热面积为原垂直段1.98倍。改造过程中拆除了一台原低再区域蒸汽吹灰器，改作人孔门，并对其中一台吹灰器进行了移位。

3 改造后效果

15号机组改造后，于2014年7月27日并网发电，改造前与改造后相关试验参数对照，如表1所示。

通过比较，在主蒸汽温度未发生下降情况下，再热蒸汽温度提高 12.35℃，供电煤耗降低 2.1g/（kW·h）[2]，按年运行5000 h，平均负荷250MW计，改造后每年可节约标煤 5000×250×103×2.1×10-6=2625 t，标煤按 700元/t计，改造后每年可节约发电成本183.75万元。

表1 改造前后试验参数对照表

再热蒸汽温度提升后，再热烟气挡板平均开度下降了25.46%，低温再热器侧烟气量减少，受热面磨损情况得到了改善。同时烟气挡板总开度较改造前增加了11%，烟气阻力减少，进一步增强了节能效果。另外，改造后长期采用下四台燃烧器运行方式，提高了煤粉颗粒的燃烬性能，排烟热损失降低，同时对NOx的抑制也有良好的效果。

4 改造后暴露出的问题及解决方法

4.1 新增加受热面发生爆管泄漏

改造后，机组运行至第5天，低温再热器第51片及52片屏新老管焊缝附近出现5根管泄漏，如图4所示。箭头指向为工质流向，焊缝为低再水平段与垂直段的对接焊缝，焊缝上方水平段为改造前的老管，下方垂直段为改造后新换的管，焊口为工地焊口。根据宏观形貌判断51-2或52-3先泄漏。经试验分析，新老管的化学成分、拉伸性能、非金属夹杂含量均符合国家标准要求，金相组织和硬度均未发现异常，且没有明显的超温现象。因漏点已被吹损，具体的泄漏原因无法确定。经更换泄漏管重新投入运行，至今未有新问题产生。