鍋爐受熱面改造及其技術經濟性分析

祝志方

摘 要：以某熱電廠流化床鍋爐的實際運行情況為例，分析了流化床鍋爐在工作中存在的問題和危害，并提出了鍋爐受熱面的改造方案。對比、分析了改造前后的相關運行參數和技術經濟性，以期為相關工作提供參考、借鑒。

關鍵詞：流化床鍋爐；受熱面；運行參數；經濟效益

中圖分類號：TK229.6+6 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.02.021

隨著我國經濟的飛速增長，在生活和生產中，對能源的需求量越來越大，發電廠的施工建設項目也在不斷增加。但是，在一些熱電廠中，由于鍋爐的運營時間過長和改造不合理等原因，不能有效保障其運行的安全性和運行效率，嚴重影響了熱電廠的正常運行。如何有效改造鍋爐保證其運行的可靠性已經成為了人們關心的主要問題之一。

1 YG—130/3.82—M流化床鍋爐

1.1 存在的問題

在流化床鍋爐運行的過程中，主要存在以下4個問題：①過熱器超溫。過熱器減溫聯箱出入口氣溫溫差達200 ℃，調溫范圍遠遠高于設計調溫范圍30 ℃。噴水量達10 t/h以上，遠遠高于設計噴水量4.5 t/h。②爐頂棚受熱面布置少。爐膛上部火焰溫度高，爐膛出口煙溫超過設計煙溫834 ℃。③排煙溫度在110 ℃以下，低于設計值135 ℃。④為了避免過熱器超溫，只能減少進煤量，把負荷控制在110 t/h左右，進而影響鍋爐的負荷和經濟效益。

1.2 長期運行所帶來的后果

流化床鍋爐長期運行，會帶來嚴重的后果，具體表現在以下3方面：①如果過熱器長期在超溫10～20 ℃的情況下運行，過熱器管就會發生蠕變，其壽命會縮短1/2，而且還會影響汽輪機的壽命。②由于過熱器減溫聯箱投水量偏大時，其出入口氣溫溫差最大時將達到200 ℃，使得減溫聯箱壁溫溫差過大，產生交變熱應力。鍋爐長期運行，會使減溫聯箱發生彎曲變形，嚴重時還會出現裂紋，進而威脅生產安全和人身安全。③爐膛頂部火焰溫度偏高，頂棚受熱面布置少，使斜棚長期處于高溫狀態。這會使斜棚框架因為過熱而燒損，使得斜棚漏火、漏灰。這樣，不但會影響鍋爐的負荷和熱效率，還會影響現場的工作環境。由于斜棚框架燒損變形嚴重，所以，每年需停爐修復兩三次。

1.3 原因分析

出現影響鍋爐運行的主要原因是：①爐頂棚受熱面布置偏少，管節距大（達200 mm）。這就使得頂棚管輻射吸熱量少、爐膛上部火焰溫度偏高，頂棚管不能有效保護斜棚。②4床、8床取消后，4床、8床的埋管被耐火磚、耐火塑料覆蓋，爐膛內蒸發受熱面減小、飽和蒸汽量減少，使得過熱器管內的蒸汽質量降低、流速減小，單位吸熱量增加。③原設計計算書中的煙

溫計算值有誤差，選取飛灰份額數值有誤，對受熱面的計算造成了巨大的影響。這樣，便會使過熱器受熱面積布置偏多，使過熱器管內的蒸汽質量流速降低，增加過熱器管內蒸汽的吸熱量，使得過熱器管壁超溫運行。④排煙溫度低，達不到設計溫度。出現這種情況的原因主要是過熱器受熱面布置偏多，過熱器后還布置了蒸發受熱面，增加了吸熱量；鍋爐負荷低，減少了給煤量，使得排煙量減少，煙氣攜帶熱量減少。

1.4 改造原則和要求

為解決上述問題，提出對YG—130/3.82—M流化床鍋爐進行改造的方案，在保證機組安全、正常運行和各種參數符合規范要求的前提下，改造方案要盡可能減少施工工作量，并充分利用鍋爐本體部件縮短施工工期，降低投資。具體技術要求如下：鍋爐熱效率為74.33%，鍋爐蒸發量為130 t/h，過熱蒸汽壓力為3.82 MPa，過熱蒸汽溫度為450 ℃，給水溫度為150 ℃，沸騰層床溫為1 000 ℃，排煙溫度為135 ℃。

1.5 改造方案

1.5.1 初步改造方案

將鍋爐改造成循環流化床鍋爐后，該方案中存在的問題是：①投資大；②施工工程量大、鍋爐停運時間長，會影響正常的發電生產；③將原有鍋爐改造成循環流化床鍋爐后，各級工作人員對鍋爐的點火運行等操作還不熟悉，就勢必引發各種各樣的問題。

1.5.2 確定改造方案

針對初步方案中存在的問題，為了保證電廠的生產經營，要盡量縮小改造范圍，減少工程量，保證施工工期，并盡可能地降低投資，所以，決定從受熱面改造入手。具體的改造方案是：①取消后墻水冷壁延伸到轉向室布置在過熱器后的蒸發受熱面，使其受熱面積為29.966 m2。②將后墻水冷壁沿后墻延伸到前墻，并與前墻水冷壁一起延伸到頂棚，構成頂棚管，增加爐膛內的蒸發受熱面，提高鍋爐的蒸發量。③為了防止頂棚管吸熱量過多，爐膛出口溫度下降幅度過大，要將耐火塑料覆蓋在頂棚管上，并布置成燃燒帶。④將后墻水冷壁出口聯箱原平棚位置移到平斜棚交接處上部，利用懸吊裝置將其固定。⑤割掉高溫過熱器管8排，其面積為35.34 m2；割掉低溫過熱器管3排，其面積為29.4 m2。

2 改造前后參數對比與經濟效益分析

2.1 參數對比

改造前后參數對比分析如下：①鍋爐改造后，蒸發量比改造前增加了20 t/h。②鍋爐改造后，輻射受熱面的布置方式既增加了輻射受熱面和輻射吸熱量，又降低了斜棚下部火焰的溫度，對斜棚起到了良好的冷卻效果，使得斜棚不被高溫燒損。③輻射受熱面增加，過熱器受熱面積減小，增加了過熱器管內的蒸汽質量流速，會對過熱器管壁起到良好的冷卻作用，并使得過熱器進出口的運行參數達到設計值。④減溫水量比改造前的投水量少，達到了設計值的要求，且調溫幅度在30 ℃左右，而改造前的調溫幅度達200 ℃左右。鍋爐改造后如圖1所示。改造后的鍋爐避免了減溫聯箱因調溫范圍過大而使得減溫聯箱發生彎曲、變形的情況，有效地延長了鍋爐的使用壽命。⑤鍋爐改造后，排煙溫度基本達到了135 ℃，有效防止了尾部受熱面被低溫腐蝕。⑥鍋爐改造后，發電標準煤耗下降了89 g/kW·h。鍋爐改造前后的參數對比情況如表1所示。

表1 鍋爐改造前后的參數對比情況

參數 改造前 改造后 單位

蒸發量 110 130 t/h

發電標準煤耗 749 660 Kg/kw·h

爐膛出口溫度 880 830 ℃

過熱器出口溫度 450 450 ℃

排煙溫度 110 135 ℃

沸騰層溫度 970 1000 ℃

懸浮室輻射受熱面積 312.07 358.69 m2

轉向室蒸發受熱面積 29.996 / m2

低溫過熱器受熱面積 598.72 569.31 m2

高溫過熱器受熱面積 351.81 316.47 m2

減溫水噴水量 10 2 t/h

減溫器入口溫度 440～460 365.04 ℃

減溫器出口溫度 240 348.5 ℃

2.2 效益分析

整個YG—130/3.82—M流化床鍋爐改造工程總投資為15萬元，但是，其產生的經濟效益是相當可觀的。具體表現在以下幾方面：①鍋爐改造后，實際產汽量比改造前增加了20 t/h。按實際年平均運行6 000 h計算，每年可多產汽2 000 t，年多發電1.0×106 kW·h。按電價0.314元/kW·h計算，則一年可以增加收入31.4萬元。②增加布置在斜棚下部的水冷壁管，對斜棚起到了良好的保護作用，避免斜棚因燒損嚴重變形而出現漏火、漏灰的情況。鍋爐改造前，每年需停爐3次修復斜棚，消耗材料費用20余萬元。因為修復斜棚會影響發電量，使其減少了9.0×105 kW·h，減少了收入28.26萬元。③減溫器投水量減少，調溫范圍變小，避免了過熱器超溫運行，進而延長了減溫器和過熱器的使用壽命，保證了鍋爐的生產安全。④排煙溫度達到了135 ℃，比改造前升高了20 ℃左右，避免了預熱器被低溫腐蝕，延長了預熱器的使用壽命。

根據上述經濟分析，除去了改造投資后，年收入可增加44.66萬元，還保證了鍋爐本體的運行安全和運行周期。

3 結束語

綜上所述，結合該流化床鍋爐的實際運行情況，反復研究和驗算改造方案，比較、分析了改造前后的運行參數后可知，該改造方案是可行的。經過改造后的鍋爐，不僅有效提高了其負荷，還解決了過熱器運行溫度過高、減溫器噴水量過大和斜棚損毀嚴重等問題，明顯提高了鍋爐運行的經濟性和安全性。

參考文獻

[1]夏文靜.尾部受熱面改造提高鍋爐經濟性的試驗研究[J].節能技術，2010（6）.

[2]米翠麗.富氧燃煤鍋爐設計研究及其技術經濟性分析[D].北京：華北電力大學，2010.

〔編輯：白潔〕