某電廠300MW機組空預器的改造對排煙溫度的影響

李 戈， 馬龍信

（華電電力科學研究院鍋爐及燃燒技術部，浙江杭州 310030）

0 引言

貴州某電廠#2機組裝機容量為300MW，原設計煤種為貴州貧煤，機組自投運以來一直存在排煙溫度偏高的問題。同時，由于近年來煤炭供應緊張，電廠來煤較雜，鍋爐燃用燃料灰分高，煤失所占的比列最大，約占總損失的4%～8%，為能夠進一步提高機組經濟性，針對機組目前存在的問題進行分析，此臺機組排煙溫度偏高主要是由于空預器運行多年后存在很多問題引起的，依此提出相關的技術改造方案并做經濟性分析[2]。

1 設備概況

貴州某電廠#2機組鍋爐為東方鍋爐廠設計制造的DG1025/540/18.2-II 12型亞臨界壓力、中間一次再熱自然循環汽包爐，單爐膛Π形布置，四角布置擺動式燃燒器，切向燃燒，尾部雙煙道結構，采用擋板調節再熱汽溫，固態排渣，全鋼架懸吊結構，平衡通風，半露天島式布置，采用鋼球磨中儲式熱風送粉系統，設計煤種為貴州貧煤。鍋爐尾部配有兩臺三分倉容克式空氣預熱器，型號為LAP10320/883。鍋爐設計技術參數見表1。

表1 鍋爐主要技術參數

2 設備問題分析

2.1 排煙溫度高[6]

目前2號鍋爐長期存在排煙溫度偏高的現象，大約偏高15～25℃。排煙溫度偏高致使鍋爐效率下降，嚴重影響了機組運行的經濟性指標。

2.1.1 機組運行參數

2號機組在300MW工況下進行鍋爐效率試驗，試驗期間機組運行參數見表2。

表2 機組運行參數

從機組運行參數看，300MW工況下，鍋爐空預器入口煙溫380℃，排煙溫度為150.2℃，空預器漏風率為7.57%，比設計漏風率高約1.5%，進風溫度修正后排煙溫度為146.96℃，比設計值高約24℃。熱一次風溫度低于設計值約30℃，熱二次風溫度低于設計值約40℃。

2.1.2 空預器換熱效果評價[5]

通過前期的試驗結果及分析，空預器換熱效果不佳可能是造成排煙溫度高于設計值的重要原因。因此，對目前空預器的換熱效果進行了評價計算，空預器換熱效果評價數據見表3。

從計算結果可知，在300MW工況下，進風溫度修正到設計條件下，鍋爐運行實際排煙溫度為146.96℃，高于設計值約24℃，無漏風修正后排煙溫度為159.3℃，高于設計值約30℃。設計工況和實際運行工況下的X比（通過空氣預熱器的空氣的熱容量對通過空氣預熱器的煙氣的熱容量的比值）分別為0.807和0.791，運行工況下煙氣側效率為62.17%，低于設計值8.31%[5]。

表3 空預器換熱效果評價

2.1.3 空預器對排煙溫度的影響

通過對多個電廠鍋爐預熱器運行數據的比較，可以看到經過一段時間的運行大部分電廠鍋爐預熱器的一次風、二次風、煙氣側的阻力分別比設計的鍋爐預熱器的煙氣和空氣側阻力大20%～30%左右。很多電廠鍋爐預熱器傳熱元件存在比較嚴重的堵灰現象，預熱器傳熱元件堵灰會使預熱器的傳熱效率下降，導致排煙溫度上升[6]。

1）鋼管：采用外徑Φ48mm，壁厚3.0mm的鋼管。鋼管端部切口平整，嚴禁采用氣割或燒焊割端頭，嚴禁使用有嚴重銹蝕、彎曲、壓扁或裂紋的鋼管。

2.1.4 空預器檢查情況

2號機組停機檢修后，對空預器內部情況進行了詳細檢查，檢查中發現空預器傳熱元件存在比較嚴重的磨損、堵灰和冷端腐蝕現象[3]。檢查情況如圖1～圖3所示。

從現場對預熱器內部的檢查發現，該空預器傳熱元件存在比較明顯的堵灰情況（如圖1所示），這將導致空預器阻力增加，換熱效果下降，排煙溫度升高[3]。

從現場對預熱器內部的檢查發現，該空預器傳熱元件磨損情況比較嚴重（如圖2所示），尤其是熱段上表面及倉格的四周磨損量較大。這將導致空預換熱效果下降，排煙溫度升高[3]。

根據對該電廠空預器內部檢查，該空預器傳熱元件存在傳熱元件盒與隔板間縫隙偏大的現象（如圖3所示）。這一部分是由設備加工質量不過關造成a）、b），另一部分則是由于磨損造成c）、d）。這些間隙形成旁路現象，導致空氣和煙氣直接通過空預器，致使空預換熱效果下降，排煙溫度升高。

3 技術改造方案

3.1 排煙溫度高治理措施

通過對鍋爐排煙溫度偏高原因的分析，為達到降低鍋爐排煙溫度的目的，擬采取以下技術措施降低排煙溫度[7]：

（2）減少爐膛和制粉系統的漏風，爐膛和制粉系統漏風的減少，會使通過預熱器的風量增加，從而使預熱器的排煙溫度下降[4]。

（3）消除空氣和煙氣的旁路現象，保證良好的旁路密封效果，對傳熱元件盒與隔板間縫隙偏大位置進行封堵，有效的消除空氣和煙氣的旁路現象，使空氣溫度上升、排煙溫度下降[4]。

（4）導向、支撐軸承空氣密封改造[8]。進行空預器檢查時發現，空預器軸端有漏灰現象。預熱器導向端軸與熱端桁架之間的空氣密封裝置，原設計結構比較簡單，使用一段時間后，密封盤根磨損，高溫、高壓熱風從預熱器內部泄漏到熱端中心桁架導向軸承處，使得導向軸承箱潤滑油長期處于較高溫度，威脅著導向軸承的運行安全，同時熱風夾帶著灰分從預熱器內部泄漏出來，造成導向軸承、支撐軸承處較多積灰，嚴重的污染了環境，也很容易污染軸承箱內潤滑油，影響機組的安全運行。對空預器導向、支撐軸承空氣密封裝置進行改造，可有效的解決了此處漏灰問題。

3.2 空預器改造后性能理論計算

3.2.1 電廠入爐煤煤質及灰分分析

由于燃料供應緊張，目前電廠燃用煤質已嚴重偏離設計煤質，這也是造成鍋爐排煙溫度高的一大因素。為了能夠準確的對空預器換熱性能進行分析，對目前電廠來煤進行了取樣化驗，發現設計煤種低位發熱量為21971 kJ/kg，收到基灰分27.14%，收到基水分8%。取樣的兩個煤樣入爐煤1和入爐煤2，低位發熱量分別為16508 kJ/kg和18383 kJ/kg，收到基灰分分別為41.03%和35.03%，收到基水分分別為10.82%和10.76%。從化驗數據看，目前入爐煤發熱量低于設計值，灰分遠高于設計煤種。

表4 設計煤質空預器性能計算

3.2.2 預熱器改造前后性能計算分析

分別在設計煤質條件及入爐煤質條件下，對空預器進行換熱元件改造后的換熱性能進行了預測計算分析。空預器換熱性能計算見表4。

由上表計算數據可知，在設計煤質及設計運行參數下，通過新型換熱元件改造后，排煙溫度約降低5℃，一次熱風溫提高約12℃，二次熱風溫提高約3℃。

由上表計算數據可知，在入爐煤質及當前運行參數下，通過新型換熱元件改造后，排煙溫度約降低15℃，一次熱風溫提高約30℃，二次熱風溫提高約30℃。

3.3 導向、支撐軸承空氣密封改造[8]

進行空預器檢查時發現，空預器軸端有漏灰現象。預熱器導向端軸與熱端桁架之間的空氣密封裝置，原設計結構比較簡單，使用一段時間后，密封盤根磨損，高溫、高壓熱風從預熱器內部泄漏到熱端中心桁架導向軸承處，使得導向軸承箱潤滑油長期處于較高溫度，威脅著導向軸承的運行安全，同時熱風夾帶著灰分從預熱器內部泄漏出來，造成導向軸承、支撐軸承處較多積灰，嚴重的污染了環境，也很容易污染軸承箱內潤滑油，影響機組的安全運行。對空預器導向、支撐軸承空氣密封裝置進行改造，可有效的解決了此處漏灰問題。

4 改造效果及經濟效益[9]

空預器換熱元件從機組投產至今未進行過更換，按照設計使用壽命計算大約還可使用2～3a。但是，由于目前鍋爐燃用的煤種具有高灰分、高硫分的特點，換熱元件損壞情況將會加重，使用壽命縮短，這一點從空預器檢查中已得到證實。因此，采取更換空預器換熱元件并改型的方案治理排煙溫度高問題，既有實用性，又具有較好的投資經濟性。通過采用新型換熱元件對空預器進行改造后，不但能夠顯著降低排煙溫度，而且能夠使一、二次風溫明顯提高，加強燃燒，利于燃用劣質貧煤。本次改造需對空預器冷段傳熱元件、熱段及中間層傳熱元件和冷、熱端空氣密封進行更換或改造。按照目前換熱元件價格估算，每臺鍋爐空預器改造費用約為450萬元（含材料費、施工費），改造工程投資回報預期見表5。

表5 改造投資回報預期經濟收益

采取空預器改造措施后，根據計算，可以使鍋爐排煙溫度在目前150℃左右的水平上下降10℃以上，降低煤耗1.6 g/kW·h以上。單臺機組年節約燃料成本250萬元以上（年利用小時數按6000h，標煤單價按850元/t計），不到兩年即可收回投資，經濟效益顯著。本計算未考慮熱風溫度提高對鍋爐燃燒的有益影響及節能減排的環境、社會效益。因此，該電廠進行空預器改造項目具有良好的投資回報價值。

5 結語

本文通過對現場實際問題的理論分析和經濟性探究，能夠有效地解決該電廠鍋爐運行中遇到的排煙溫度偏高的問題，說明通過從空預器的角度分析鍋爐排煙溫度偏高的問題具有較為實際的意義，通過對該電廠空預器一系列的改造措施和技術手段對于國內其他電廠同級的空預器同樣也具有較高的參考價值。

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[1]范從振.鍋爐原理[M].水利電力出版社，1986，5.

[2]岑可法.鍋爐燃燒試驗研究方法及測量技術 [M].水利電力出版社，1987，10.

[3]岑可法,等.鍋爐和熱交換器的積灰、結渣、磨損和腐蝕的防止原理與計算[M].科學出版社，1994.

[4]撒應祿,等.諫壁電廠SG1000t/h直流鍋爐降低排煙溫度的研究和改造[J].鍋爐技術，2000，3（5）.

[5]蒯狄正，等.670t/h鍋爐結焦和排煙溫度高的分析及改進 [J].華東電力，1997，（9）.

[6]閏順林，等.電站鍋爐排煙溫度升高原因的歸類分析[J].中國電力，2000，（6）.

[7]李中華，劉建軍，柳正軍.降低電站鍋爐排煙溫度新技術研究和應用[J].中國電力，2001，（1）.

[8]董紅政，等.回轉式空氣預熱器熱端徑向密封間隙控制技術研究與應用[J].節能技術，2000，（4）.

[9]羅洪新，等.600MW機組回轉式空預器技術改造及效益分析[J].發電設備，2000，（4）.