440 t/h循環流化床鍋爐的受熱面改造

李 勁，黃文強

（廣東省連州粵連電廠有限公司，廣東 連州 513435）

1 鍋爐簡介

某發電廠135 MW循環流化床爐于2004年5月投產，鍋爐型號為HG－440/13.7－L.WM9，由哈爾濱鍋爐廠有限責任公司制造，采用高溫絕熱旋風分離器，蒸發量為440 t/h，與135 MW汽輪發電機組相匹配。

1.1 水冷壁循環回路

A，B側水冷壁各有1個下集箱和1個上集箱，其工藝流程為：水經過集中下降管、分配管后分別進入A，B側水冷壁下集箱，經過A，B側水冷壁管后進入上集箱，再由導汽管將汽水混合物引至汽包內，共有2個循環回路。

前、后墻水冷壁各有2個下集箱和2個上集箱，前墻水冷壁分3路：1路經前墻水冷壁直接進入上集箱；1路通過水冷風室后，經前墻水冷壁進入上集箱；1路(12條管子)經水冷風室后，經后墻水冷壁進入上集箱，再由導汽管引至汽包。

雙面水冷壁為獨立的循環回路，有單獨的下降管和引出管，共1個循環回路。雙面水冷壁為膜式屏，由99根Φ60×6.5 mm管子組成，材料為20 G，節距為72.7 mm；鰭片材料為20 G，下部表面覆蓋耐磨澆注料。進、出口集箱均為Φ273×40 mm，進口集箱材料為20 G，出口集箱材料為15CrMoG，共有12根Φ133×13 mm的引出管。

1.2 過熱器

鍋爐二級過熱器位于爐膛前墻中上部，由8片屏式過熱器共4個回路組成，每屏由26根Φ51×5.5 mm的管子組成(節距為70 mm，材料為12Cr1MoVG)；管屏下部敷有耐火防磨材料及堆焊層，以防磨損。

2 鍋爐運行現狀

該發電廠135 MW循環流化床鍋爐在正常運行、升停爐過程中，過熱器減溫水總量都嚴重偏大。當正常運行時，過熱器減溫水總量高達70.30 t/h，遠遠超過設計值(26.52 t/h)。經多次配風燃燒調整試驗均無效果。

由于鍋爐減溫水用量過大，需經常保持鍋爐減溫水旁路全開。為確保有足夠的減溫水余量進行調整，正常運行要通過關小鍋爐主給水調整門來提高給水(減溫水)壓力，造成給水泵單耗過高。鍋爐減溫水用量過大嚴重影響了鍋爐的經濟和安全運行，需要盡快予以解決。雖多次與不同電力研究院進行運行調整優化試驗，均未能解決，因此必須對鍋爐受熱面進行改造。

3 鍋爐受熱面的改造方案

導致過熱蒸汽減溫水用量比設計值高出很多的主要原因是：爐膛內布置的蒸發面面積過小，尾部對流煙道布置的一級、三級過熱器和爐膛內布置的二級過熱器面積過大。根據上述分析，鍋爐受熱面改造方案有以下3種：

(1) 方案1：取消部分過熱器受熱面；

(2) 方案2：將部分過熱器受熱面改造為水冷壁，增加蒸發受熱面；

(3) 方案3：將部分過熱器受熱面改為省煤器。

由于方案3要確保新增加的省煤器出口水溫和原省煤器出口水溫相同，校核計算困難且現場施工工作量大、施工周期長，故不予采納。因此，考慮方案1和方案2。

3.1 改造方案的經濟性分析

假設送入爐膛的燃料數量和發熱量均相同，且爐膛出口溫度相同，則輸入鍋爐的熱量是一致的。此時若單純取消部分過熱器受熱面，即方案1，則鍋爐減溫水用量會減少，但其水冷壁所產生的蒸汽量不變，因此總的蒸汽量也會相應減少。為了保證鍋爐供給汽輪機的蒸汽量不變，要求增大鍋爐單位蒸發受熱面所產生的蒸汽量，故而需提高輸入鍋爐的熱量，相當于增加了發電煤耗(實際上相當降低制造成本)。若采用將部分過熱器受熱面改造為鍋爐水冷壁(蒸發受熱面)，即方案2，則在輸入相同熱量的情況下，鍋爐蒸發受熱面所產生的蒸汽量會增加，同時減溫水用量會減少。為了保證鍋爐供給汽輪機的蒸汽量不變，要求輸入鍋爐的熱量相應地減少，相當于減少了發電煤耗。

根據上述分析，最佳改造方案應是將部分過熱器受熱面改造為水冷壁(蒸發受熱面)，即方案2。同時根據現場鍋爐受熱面布置情況來看，將二級過熱器改造為水冷壁的方案是工作量最少的。過熱器改造為水冷壁有以下3種方案，具體如表1所示。

表1 改造二級過熱器為水冷壁的3種實施方案

將二級過熱器屏改造為水冷壁，降低了爐膛出口溫度，可減少過熱再熱蒸汽減溫水用量。各實施方案的理論計算結果如表2所示。從表2可以看出：將3個二級過熱器屏改為雙面膜式水冷壁，減溫水量接近設計值，但會增加汽側流動阻力，降低主蒸汽壓力，即方案a；將2個二級過熱器并改為雙面膜式水冷壁時，效果居中，即方案b綜合效果較好。

表2 各實施方案理論的計算結果

3.2 改造方案的設計及可行性分析

將二級過熱器的2個受熱屏改造為水冷壁，其管路設計如下。

(1) 進水管的選擇。由于新增加的水冷壁其工況、標高與中間隔墻雙面水冷壁基本相同，因此新增加的水冷壁進水從中間隔墻雙面水冷壁的2根集中下降管引出。

(2) 導汽管的選擇。將前墻2個水冷壁循環回路上集箱至汽包的1條導汽管斷開(前墻每個水循環回路導汽管由8條變為7條)，將兩側水冷壁上集箱至汽包的導汽管斷開1條(側墻水循環回路導汽管由8條變為7條)，多出的4條導汽管作為新增加的2個水冷壁循環回路的汽水引出管。該方案可以利用部分原來的材料，并且施工量少、改造費用較低。

根據該循環硫化床鍋爐各回路的水動力工況校核結果，ω0在1～1.5 m/s，K(循在環倍數率)在4～8之間時，水循環是安全的。

綜上所述，將二級過熱器的2個屏改造為水冷壁的方案具有可行性，并在2010年10月機組B級檢修時進行了改造。

4 改造后的效果分析

將二級過熱器的2個受熱屏改造為水冷壁后，機組啟動后分別選擇了135 MW和100 MW工況與改造前的數據進行了對比，其具體工況參數如表3所示。

(1) 將二級過熱器的2個屏改造為水冷壁后，在負荷為135 MW時，主蒸汽減溫水總量下降了26～37 t/h，已降至26～30 t/h，下降幅度達50 %，效果明顯。

表3 改造前后工況數據分析

(2) 將二級過熱器的2個屏改造為水冷壁后，在負荷為135 MW時，由于不用提高給水壓力來滿足減溫水量，主給水調整門可保持全開，避免了節流，給水泵電流下降4～12 A，給水壓差下降了1.1 MPa。

(3) 在負荷為135 MW時，初步統計鍋爐發電煤耗下降了約10.2 g/kWh。

(4) 改造后，二級過熱器管壁溫度整體下降了5～10 ℃，有效延長了二級過熱器的使用壽命。

由此可見，該改造方案具有可行性，并能徹底解決135 MW循環流化床鍋爐鍋爐減溫水用量大的問題，提高了鍋爐安全性和經濟性。