火电厂锅炉增容节能改造经济性分析

张艳飞

摘 要：本文分析了某火电厂#4锅炉节能改造措施以及其对锅炉经济性的影响，对现有锅炉增容提高参数将出现的问题进行了分析，提出解决增容提高参数所带来的问题所采取的措施，并对改造后经济性评估进行了阐述。

关键词：节能改造；提高参数；增容；经济性

1 前言

某火电厂锅炉在维持主蒸汽压力不变的条件下，将主蒸汽和再热蒸汽温度由541℃分别提升至571℃和569℃，配合汽轮机侧参数从16.67MPa/538℃/538℃提升为16.67MPa/566℃/566℃，同步考虑机组增容至620MW。本文针对机组增容提高参数后锅炉所需关注的相关问题进行分析并提出相应的解决思路。

2 现有锅炉增容提高参数将出现的问题分析

若#4机组提高主、再热蒸汽温度后，对其将出现的问题分析如下：

（1）锅炉计算效率较锅炉原设计偏低。在THA工况下锅炉计算效率为92.65%，略低于锅炉原设计值94.07%。

（2）锅炉过热蒸汽减温水量较锅炉原设计值略高。在THA工况下，过热器减温水温度为180℃，过热器减温水量约为68.8吨/h，略高于锅炉原设计值，但明显低于锅炉实际运行值。该现状说明在燃用现有煤种时，锅炉蒸发吸热和过热吸热的比例相比原设计发生变化，但提高主、再热蒸汽参数后，锅炉过热器减温水及再热器事故喷水计算值均在合理范围内。

（3）锅炉二级过热器以及高温再热器管组超温。锅炉主、再热蒸汽温度分别提高至571℃、569℃，主、再热蒸汽温度提高幅度较大，造成锅炉屏式过热器、二级过热器以及高温再热器管组超温，甚至某些材料超过其最高许用温度，严重影响锅炉运行的安全性。

（4）部分集箱、高温再热器出口延伸段管道以及二级过热器出口延伸段管道强度不足。锅炉主、再热蒸汽温度分别提高至571℃、569℃，主、再热蒸汽温度提高幅度较大，造成屏式过热器出口集箱、二级过热器入口管组出口分集箱、二级过热器出口管组入口分集箱、二级过热器出口集箱、高温再热器出口集箱、高温再热器出口延伸段管道以及二级过热器出口延伸段管道的设计温度大幅度提高，从而导致它们的强度不足。

（5）安全阀及PCV阀安全性。锅炉主、再热蒸汽温度分别提高至571℃、569℃，末级过热器出口及高温再热器出口处安全阀、过热器出口PCV阀及相应的排汽管道材质需升级。

（6）汽包分离能力校核。锅炉增容提高参数后，主蒸汽流量由原设计2028吨/小时降低至1968吨/小时，同时主蒸汽压力保持不变。

综上所述，#4锅炉若在现有条件下进行通流改造后将严重影响锅炉运行经济性及安全性，需对现有锅炉受热面、集箱管道、安全阀及辅机设备等做相应改造，以改善锅炉运行状况，提高机组运行的经济性及安全性。

3 增容提高参数所带来的问题需采取的措施

综合现有#4机组增容提高主、再热蒸汽温度可能出现的问题，为了使机组达到较高的经济性，建议相应的改造措施如下：

（1）对空气预热器进行相应升级改造。通过空预器升级改造，降低锅炉排烟温度，提高锅炉效率。

（2）增加低溫省煤器。在现有空预器换热效率下，若不进行空预器升级改造，势必会造成锅炉排烟温度较高，锅炉排烟热损失增加。建议在锅炉尾部烟道加装低温省煤器，回收鍋炉烟气余热，提高机组经济性。

（3）更换部分集箱、高温再热器出口延伸段管道以及二级过热器出口延伸段管道。锅炉主、再热蒸汽温度分别提高至571℃、569℃，主、再热蒸汽温度提高幅度较大，造成部分集箱、高温再热器出口延伸段管道以及二级过热器出口延伸段管道强度不足。需要更换屏式过热器出口集箱、二级过热器分集箱、二级过热器出口集箱及高温再热器出口集箱，同时对高温再热器出口延伸段管道以及二级过热器出口延伸段管道进行强度升级改造，以满足强度要求。

（4）对锅炉屏式过热器、二级过热器以及高温再热器管组进行材料升级改造。由于锅炉主、再热蒸汽温度分别提高至571℃、569℃，主、再热蒸汽温度提高幅度较大，二级过热器以及高温再热器管组超温，甚至超出其材料最高许用温度值，严重影响锅炉运行的安全性，建议对其进行材料升级改造，以保证机组运行安全性。

（5）更换末级过热器出口及高温再热器出口处安全阀、过热器出口PCV阀及相应的排汽管道。由于锅炉主、再热蒸汽温度分别提高至571℃、569℃，末级过热器出口及高温再热器出口处安全阀、过热器出口PCV阀及相应的排汽管道材质进行强度升级。

4 改造后经济性评估

#4机组综合节能改造前，600MW负荷下汽机热耗8181kJ/kW·h，厂用电率为3.66%，锅炉测试效率为91.65%，计算供电煤耗量为319.73g/kW·h；经增容提参数改造，THA工况下汽机热耗7780kJ/kW·h，锅炉计算效率为92.65%，厂用电率按3.66%考虑，此时计算供电煤耗量为300.8g/kW·h，供电煤耗量共节约18.93g/kW·h。

同时，由于机组增容并提高主、再热蒸汽温度后，降低了过热器减温水喷水量以及再热器事故喷水量，此次改造有如下几点收益：

（1）过热器减温水量的降低在提高经济性的同时，可提高机组CCS调节稳定特性和AGC负荷响应速率，减少调度对AGC调节品质的经济考核；

（2）大大改善机组变负荷时高温过热器及高温再热器金属易超温的问题，提高锅炉安全性和经济性，延长锅炉寿命；

（3）降低了再热器事故喷水量，改善了锅炉尾部烟道挡板调节范围；

（4）机组增容至620MW，单台机组年发电量增加3.3%。

5 结论

综上所述，本文从受热面改造后的性能指标、载荷变化量、经济性分析，等方面均进行了全面评估。计算和评估结果表明：按上述方案改造后，锅炉性能得到明显改善、结构上可行、经济性得到提高、安全运行有保障，因此上述锅炉增容至620MW节能改造方案是可行的。

参考文献

[1]王慧青，周欣安，孟勇.某600MW亚临界机组增容改造锅炉岛适应性研究[J].电站系统工程，2016，（1）：12-16.

[2]马跃军.锅炉增容改造方案及分析[J].中国氯碱，2016，（8）：38-42.

（作者单位：国家电投河南电力有限公司平顶山发电分公司）