“W”型锅炉受热面优化改造及效果分析

刘富强

(贵州黔东电力有限公司，贵州黔东557702)

“W”型锅炉受热面优化改造及效果分析

刘富强

(贵州黔东电力有限公司，贵州黔东557702)

分析了某电厂“W”型锅炉运行中存在的问题，提出了对锅炉受热面进行优化改造方案，消除运行中减温水量偏大、排烟温度偏高、低负荷再热汽温偏低等问题，改造后锅炉性能试验测试结果表明其锅炉热效率明显提高。

“W”型锅炉；受热面改造；性能试验；锅炉热效率

某电厂锅炉是由东方锅炉厂引进福斯特·惠勒公司技术设计制造，型号为DG2028/17.45－Ⅱ3，是亚临界压力，一次中间再热的自然循环锅炉，双拱形单炉膛，“W”型火焰燃烧方式，尾部双烟道结构，采用烟气挡板调节再热汽温，固态排渣，全钢、全悬吊结构，平衡通风，露天布置，双进双出磨煤机正压直吹式制粉系统，配浓缩型双旋流燃烧器，锅炉尾部竖井烟道下设置2台三分仓容克式空预器。适用于无烟煤的燃烧，锅炉设计煤种为无烟煤。

1 存在的问题

某电厂2台机组分别于2008年9月和2009年1月投运，由于实际燃用煤质严重偏离设计煤允许范围(原设计煤为无烟煤，实际燃用煤为劣质烟煤)，在运行后发现存在减温水量偏大、排烟温度偏高、低负荷运行时再热汽温偏低等问题，影响运行的安全性、经济性。正常运行中最大减温水量达254.7 t/h，排烟温度最高为150℃，再热器汽温偏低10～15℃。

2 参数变化对经济性的影响

600 MW机组参数变化对经济性的影响见表1。

表1 600 MW机组参数变化对经济性的影响

由于锅炉的减温水是从给水泵出口(过热器减温水)和中间抽头(再热器减温水)引出的，没有经过高压加热器和省煤器吸热，如果减温水量大，再热器汽温偏低，排烟温度高相当于降低了吸热回收效果，增加了热损失，降低了发电厂热效率，煤耗增加，由表1可知机组运行是非常不经济的。

3 原因分析

1)炉膛高度不高，容积热负荷偏大。锅炉在设计时对燃用设计煤种的燃烧特性和多煤种变化时燃烧特性考虑不足，炉膛受热面辐射和对流分配比例设计不合理。对于燃用无烟煤炉膛的燃尽高度要求高，容积热负荷要适当偏小，本锅炉设计的上下炉膛高度分别为30.381 m，19.769 m，其容积热负荷为89.79 kW/m3，下炉膛断面热负荷为2 831.62 kW/m2，通过在额度负荷设计煤质下测温发现，炉膛出口烟温比设计值高34～40℃，在大屏进口联箱的看火孔标高，炉膛近表面温度平均达到1 350℃，在75%ECR负荷下，大屏过热器蒸汽温升达到95℃，大大高于设计值62℃。由此说明炉膛水冷壁吸热量不足，炉膛高度偏低，容积热负荷偏大，炉膛水冷壁吸热量不足，一方面造成大屏过热器进口烟温高，大屏过热器壁温超温，为控制壁温必须大量投入一级减温水；另一方面炉膛出口烟气温度高，造成过热器二级减温水增加，排烟温度升高，特别是随着煤质发热量向下偏离设计值越远和挥发份降低，火焰中心上移，炉膛下部吸热份额越小，悬挂在炉膛上部的大屏过热器辐射吸热量越大，减温水量也更大。

2)过热器、再热器受热面设计布置欠合理。引入的蒸汽首先进入布置在上炉膛前水冷壁外的总分配箱，然后通过进入竖直的各大屏过热器进口联箱，再通过大屏过热器管屏由下向上流动进入炉顶出口联箱，这种布置方式的蒸汽分配特性与水平布置的双向进汽有很大的区别，分配特性稳定较差，且随着锅炉负荷变化而变化，具体表现在机组并网后的低负荷阶段出现严重的超温，需要投入减温水，随着负荷增加，这些管子的超温幅度与其他管子相比逐渐减小，由于大屏过热器属于全辐射过热器，直接吸收炉膛的辐射热，其吸热量对于炉膛温度，煤质变化很敏感，当煤质发热量降低，炉膛温度场不均匀时，超温更难控制，所需减温水量更大。再热器受热面积偏少，在设计煤质下，当机组负荷为450 MW时，再热器侧/过热器侧烟气挡板开度分别为100%，10%时，再热蒸汽温度仍只能维持在510℃左右，说明受热面积不匹配，再热器受热面偏少。

4 技术改造措施

4.1 省煤器受热面积增加

为了降低排烟温度，提高锅炉效率，减小过热器喷水量，同时为了满足SCR入口烟温在320～400℃范围内的要求，采用增加省煤器受热面积的方案:在低再侧省煤器和低过侧省煤器的下方增加一个光管省煤器管圈，横向排数和节距不变，各34片，管屏为5根绕，弯管半径R90，省煤器进、出口集箱不作改造。省煤器进口集箱上方留有检修空间，进口集箱右侧管排通过弯管形成检修进入通道。在原省煤器吊板下方增加吊板和支撑圆钢来承受新增加的省煤器受热面载荷。增加受热面积约1 800 m2，增加金属重量约80 t；省煤器出口水温由303℃提高到315℃，水循环安全；省煤器系统的工质阻力增加约0.05 MPa，对整个系统的影响可忽略；减少过热器减温水约30 t/h，降低排烟温度5～7℃；增加承压件焊口数量1 360只。

4.2 再热器受热面增加

在尾部烟道增加垂直段再热器面积，可以有效地提高过、再热器汽温，增加再热器受热面面积可在再热器的水平段和垂直段分别实施。考虑到增加在水平段将面临检修困难，改造难度较大等问题。因此，考虑增加垂直段的方案。低再垂直段改造后，横向排数和节距不变，共135片，管屏为8根绕。承压件焊口数量2 160个。改造主要数据:增加受热面积约1 500 m2；增加金属重量约45 t；再热汽温可提高约15～20℃；工质阻力增加约0.05 MPa，对整个系统的影响可忽略；排烟温度基本维持不变。

4.3 大屏过热器受热面积减少

大屏过热器位于炉膛上方，沿炉膛宽度方向共有11片，每片由58根管子组成。为保证下段管屏的平面度，设置了两道夹持管，同时每片中管间采用圆钢及滑动块定位。为进一步减少过热器减温水量，将每屏大屏过热器背风面5根管子去除，管子的切口两端保留在炉膛外部的联箱上并进行封堵。增加受热面积约9%，减少金属重量约45 t，减少过热器减温水约40 t/h，增加承压件焊口数量110只，工质阻力无增加，对整个系统的影响可忽略。

5 改造效果

锅炉改造前后数据见表2，从表2对比结果可知，改造后锅炉热效率为90.63%，比改造前的89.39%提升了1.24%。

表2 锅炉改造前后数据

主要来源于以下方面:

1)改造后排烟温度较大幅度下降。改造后额定负荷下比改造前降低了11.7℃。排烟温度的降低导致干烟气热损失减少了0.95%，灰渣带走的物理显热损失减少了0.05%；

2)炉渣的可燃物含量降低幅度较大。从改造前的3.62%降低到改造后的0.65%，降低了2.97%，锅炉改造后额定负荷性能试验时的未燃可燃物造成的热损失比改造前减少了0.27%，也对锅炉效率的提高产生贡献；

3)过热器减温水流量和再热蒸汽温度改变。与改造前试验数据相比，对锅炉受热面优化改造，使得再热蒸汽温度提高了8.8℃，过热器减温水流量由占主汽份额的11.4%减少至11.0%。

6 结论

通过对锅炉受热面优化改造后，锅炉受热面改造使得排烟温度有较大幅度降低、飞灰含碳量和炉渣含碳量有所降低、提高了再热蒸汽温度，减少了过热器减温水流量。改造后锅炉热效率为90.63%，比改造前的89.39%提升了1.24%。取得了较大的节能经济效益且提高了机组安全运行的稳定性。

〔1〕陈一平，陈耀华，杨剑锋，等.国产首台2 030 t/h“W”火焰锅炉技术改造〔J〕.中国电力，2009，42(2):40-44.

〔2〕中国电力投资集团公司.600 MW火电机组节能对标指导手册〔M〕.北京:中国电力出版社，2008.

Optimization transformation and effect analysis of the heating surface of W type boiler

LIU Fuqiang
(Guizhou Qiandong Electric Power Co.Ltd，Qiandong 557702，China)

Through the W type of a power plant boiler in the analysis of existing problems，the paper put forward the optimization retrofit scheme for boiler heating surface，eliminate the problem of large amount of the of desuperheating water in operation，high exhaust gas temperature，low steam temperature of reheater in low load.The results of boiler performance test after the transformation show that the heat boiler improves obviously.

W type boiler；heating surface modification；performance test；boiler thermal efficiency

TM621.2

B

1008-0198(2017)01-0070-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.01.018

刘富强(1979)，男，湖南株洲人，工程师，主要从事锅炉专业生产技术管理工作。

2016-07-25 改回日期:2016-10-28