600MW超臨界鍋爐受熱面改造與效果分析

鄭中甫，劉玉海

(國電民權發電有限公司，河南 商丘 476821)

工廠現用DG1900/25.4-II1型超臨界鍋爐，低溫過熱器及省煤器布置在后豎井后煙道內，省煤器位于低溫過熱器的下方；低溫再熱器布置于后豎井前煙道內，沿煙道寬度方向順列布置。在實際運行中鍋爐排煙溫度比設計值要高14℃，額定負荷600MW運載時，排煙溫度遠大于14℃，煤耗高達2.4g/kW·h，影響鍋爐效率以及機組的經濟運行。為節能降耗，在機組C級檢修時，對受熱面進行改造，通過在尾部煙道的前、后豎井內增加低溫再熱器及省煤器管排來降低鍋爐排煙溫度，提高機組運行效率。

一、改造內容

1.前期設計

改造前后的鍋爐熱力計算對比值如表1所示。

表1 改造前后計算數據表

省煤器及低溫再熱器改造設計圖如圖1、2所示。

2.改造實施方案

低溫再熱器下水平段管由SA-210C(φ57mm×4.5mm)光管組成，每排6管圈繞，橫向節距S1＝114.3mm，沿爐寬方向共布置168排。本次改造將低溫再熱器入口集箱中心線上部900～2 775mm處之間的垂直管道及局部水平段管排割除，在此位置增加1個水平蛇形管組。改造后受熱面面積增加約2 309.5m2，新增焊口2 016道。

圖1 省煤器改造設計示意圖

圖2 低溫再熱器改造設計示意圖

省煤器蛇形管由SA-210C(φ51mm×7mm)光管組成，每排管圈4根管子，橫向節距114.3mm，共168排。從省煤器入口聯箱中心線上部763～2 508mm之間的立管割除，將此部分更換為2個蛇形管圈，改造后增加受熱面積約3 764.4m2，新增焊口1 344道。

施工前，在低溫再熱器、省煤器兩側標高48 200mm處搭設平臺，然后利用上部的鋼架安裝U型吊架，在吊架的下部鋪設架板，利用U型吊架安裝滑道，滑道采用20#槽鋼制作，用20#工字鋼進行支撐，滑道寬度1 500mm，高度與集箱中心線上998mm處平齊。用20#槽鋼及小滑輪制作4套滑車，滑車輪的寬度與滑道相同，滑車上部制作成可轉動的形式，便于管排在爐外的水平運輸及調整。在鍋爐左右兩側0m處各布置2臺3t卷揚機，上部起吊點布置在58m標高處探出鋼架的工字鋼上，以進行管排的垂直起吊。

所有管件在吊裝前按規程需進行通球試驗，合格后進行可靠封口。待管件組對合格后進行焊接，并按技術要求對全部焊口進行超聲波或射線探傷。

然后對新增管排安裝并固定吊掛裝置，預留5mm膨脹間隙。并按規程和圖紙要求進行水壓試驗以確保嚴密性。

二、改后效果分析

1.改造前后鍋爐性能參數對比(表2、3、4)

表2 省煤器出口及排煙溫度變化 ℃

表3 再熱器、過熱器煙氣調節擋板開度變化 %

表4 過熱器一級、二級減溫水調門開度 %

考慮到數據的可靠性以及可比性，選擇改造前、后不同年份的相似季節、相同負荷情況下的測量數據，該數值以算術平均值引入計算。

其中，排煙溫度的修正：

式中：tG15δ——修正后排煙溫度，℃；

tA8D——設計空氣預熱器入口風溫，℃；

tG14——試驗中空氣預熱器入口煙氣溫度，℃；

t

G15——試驗中空氣預熱器出口煙氣溫度，℃；

tA8——試驗中空氣預熱器入口風溫，℃。

2.受熱面面積改變后對運行的影響

鍋爐內低溫再熱器及省煤器的受熱面積變化時，其出口介質溫度和煙氣溫度都將發生變化，勢必影響到相關的其他鍋爐設備的工作狀態，使鍋爐熱負荷在各受熱面間重新進行分配。

省煤器增加管排后，在燃料總量不變，燃燒調整不變的情況下，省煤器出口溫度平均提高約6℃。省煤器出口的給水溫度提高后，進入水冷壁下聯箱后的工質欠焓減少，進入水冷壁內加熱后，其蒸發點位置降低，蒸發段變長，從而使蒸發速度加快。在爐膛出口后過熱段的換熱量不變而蒸汽流量增加的情況下，過熱器出口汽溫將下降，導致出口蒸汽的過熱度降低，過熱器一級、二級減溫水的投入量減少。從表4中受熱面改造后過熱器一級、二級減溫水調門開度可以得到驗證。

低溫再熱器增加管排后，低溫再熱器內蒸汽焓升增加，勢必引起再熱汽溫增加。在再熱蒸汽出口溫度不變的情況下，再熱器減溫水不投入的情況下，必須調節再熱蒸汽煙氣調節擋板，使通過再熱器側的煙氣量減少，降低再熱汽溫度。在尾部煙道煙氣量一定的情況下，低溫過熱器及省煤器側的煙氣量必然增大，有可能導致過熱器超溫，引起過熱器減溫水投入量增加。

從表3中可看出，在機組運行過程中，再熱器的調節擋板開度變小，隨負荷的增加，角度減少6%～20%左右；過熱器的調節擋板變大，開度增加4%～20%左右。

由省煤器改造引起的過熱蒸汽過熱度降低導致減溫水投入量減少，而增加低溫再熱器受熱面引起的過熱蒸汽的增加，在二者的相互作用下，從表4可看出，過熱器一級、二級減溫水調門開度均有所減小，說明受熱面綜合改造后總體上使過熱蒸汽的過熱度有所降低。

受熱面改造后，由于尾部煙道內的煙氣與省煤器、低溫再熱器的熱交換增強，省煤器及低溫再熱器處的煙氣出口溫度均出現不同程度的降低，從表2中可以看出，省煤器側煙氣出口溫度降低17℃。由于省煤器、低溫再熱器出口煙溫降低，直接導致鍋爐排煙溫度降低約12℃。

3.改造后鍋爐熱效率測試

當機組負荷為600MW和500MW時，鍋爐熱效率測試結果如表5所示。

表5 鍋爐熱效率測試 %

三、結語

鍋爐受熱面改造后，省煤器出口給水溫度、過熱蒸汽、再熱蒸汽等汽水系統及煙氣系統溫度等均在正常范圍內。鍋爐排煙溫度降低12℃，鍋爐效率提高0.5%，創造了明顯的經濟效益。

[1]周永剛,楊立龍,趙陽等.鍋爐尾部受熱面綜合改造的試驗研究[J].力發電,2005(9)：54-55.

[2]閻維平,電站鍋爐省煤器設計與改造對過熱汽溫的影響[J].鍋爐制造,2001(37~39)：54-55.