鐵合金余熱鍋爐蒸發器改造及性能評價

劉成榮，李文舉，薛亮

(南京凱盛開能環保能源有限公司，江蘇南京210000)

鐵合金余熱鍋爐蒸發器改造及性能評價

劉成榮，李文舉，薛亮

(南京凱盛開能環保能源有限公司，江蘇南京210000)

通過對某鐵合金余熱電站鍋爐蒸發器的改造，得出一、二級蒸發器增加強制循環泵后鍋爐余熱利用率提高10%的結論。介紹了對改造前后運行記錄數據的分析，提出了在缺失蒸汽流量測點和煙氣流量測點的條件下評價鍋爐換熱性能的方法。

余熱鍋爐;改造;強制循環泵;評價指標

1 引言

內蒙古某鐵合金企業配套的9 MW余熱電站，該電站配置3臺余熱鍋爐，由于鐵合金企業改造電爐后提高了電爐容量，引起余熱鍋爐煙氣溫度過高，導致蒸發器變形并逐漸嚴重。針對此問題，提出增加強制循環泵改善換熱效果，減緩蒸發器變形。由于鍋爐運行多年，蒸汽流量和煙氣流量測點的缺失給改造完后的余熱鍋爐的性能評價工作帶來困難，本文提出針對目前條件的評價處理方法及結論。

2 改造內容

余熱鍋爐設計參數如下：

額定蒸發量：18.0 t/h

額定蒸汽壓力:1.25 MPa

額定蒸汽溫度:320℃

進口煙氣量:240000 m3/h

進口煙氣溫度:340℃

計算排煙溫度:170℃

給水溫度:38℃

改造蒸發器技術方案的選取在此不贅述。改造內容如下：

(1)加強制循環泵（型號SCP100-100-200），改造其下降管、上升管管路，并配旁路閥門。另配有冷卻水泵及散熱器。

(2)割除一級蒸發器最下面2排管子，并將二級蒸發器與一級蒸發器受熱面44片管子直接相連，割除二級蒸發器出口集箱和一級蒸發器的進口集箱。

(3)水泵電控部分接線和所有管路閥門的保溫。

3 效果分析

3.1 改造前后數據

調取了1#鍋爐改造前一周的運行記錄（只截取了部分數據）。調取了1#鍋爐改造后一周的運行記錄，見表1。

3.2 數據說明

由于1#鍋爐運行多年，蒸汽流量測點和煙氣流量測點缺失。

為客觀評價此次改造的效果，選取合理的評價指標至關重要。由于缺少蒸汽流量測點，按照現有的指標如排煙溫度、鍋爐利用煙氣溫差、發電量等都難以綜合評價1#鍋爐性能的變化。因為同樣的鍋爐受熱面，煙氣量影響排煙溫度和鍋爐利用煙氣溫差，所以單獨的排煙溫度和鍋爐利用煙氣溫差等指標不能評價鍋爐的換熱性能。

表1 改造前后鍋爐運行數據

忽略省煤器給水水溫波動的影響（實際水溫波動53±1℃），現將數據做折算處理，由于鍋爐煙氣量和煙氣進出口壓差的平方根成正比，利用鍋爐前后壓力測點數據估算出煙氣流量。

由前期參數可推導出煙氣流量計算公式：

其中ΔP為鍋爐進出口煙氣壓差，單位Pa；

Q為煙氣流量，單位萬m3/h。

由于煙氣成分跟空氣接近，在分析中假設煙氣定壓比熱為定值Cp=1.004 kJ/(kg·K),密度ρ=1.3 kg/ m3。并以0℃為基點，計算煙氣焓值，并計算鍋爐余熱利用率。用鍋爐余熱利用率（鍋爐吸熱量/入口煙氣熱量）來評價鍋爐改造前后的換熱效果，綜合考慮了煙氣量、排煙溫度、鍋爐利用煙氣溫差、煙氣量估算誤差等對鍋爐出力的影響，較為客觀。煙氣量、鍋爐余熱利用率等數據匯總入表1。

由于鍋爐運行受電爐生產影響，電爐負荷大幅波動影響鍋爐出力。對樣本的處理上，本次分析剔除了進口煙溫小于340℃的樣本。為分析鍋爐在高溫狀態時的運行情況，將入口煙溫450℃以上的高溫樣本取出單獨分析。

3.3 數據分析

①取所有樣本（進口煙溫340℃以上），對比改造前后平均進、排煙溫度、鍋爐利用平均煙氣溫差、鍋爐吸熱量、鍋爐余熱利用率等，樣本數據見表2。

表2 進口煙溫340℃以上樣本

②取高溫樣本（進口煙溫450℃以上），對比改造前后平均進、排煙溫度、鍋爐利用平均煙氣溫差、鍋爐吸熱量、鍋爐余熱利用率等，樣本數據見表3，改造前后高溫樣本-余熱利用率對比見圖1。

表3 進口煙溫450℃以上樣本

圖1 改造前后高溫樣本——余熱利用率對比

4 性能評價結論

①對所有樣本，鍋爐余熱利用率由改造前的48.11%提高至改造后的53.1%，預計對應發電量提高10.39%；

改造后煙氣量減少7.74%，但吸熱量增加0.54%。

②對高溫樣本，鍋爐余熱利用率由改造前的48.61%提高至改造后的53.92%，預計對應發電量提高10.93%；

改造前后煙氣進口溫度幾乎一樣，改造后煙氣量減少5.43%，但吸熱量增加4.85%。

③由以上結論可知，改造后鍋爐的換熱能力增強，余熱利用率提高10%以上。

[1]宋興剛.余熱鍋爐節能技術改造應用[J].價值工程，2010，6：76

[2]張永照.鍋爐手冊[M].北京：機械工業出版社，2005

Transformation and Performance Evaluation of HRSG Evaporator of Ferroalloy Plant

Liu Chengrong1,Li Wenju,Xue Liang
（Nanjing Kaisheng Kaining Environment Protection Energy Co.,Ltd.,Nanjing,Jiangsu 210000,China）

Through transformation of the HRSG evaporator of a ferroalloy plant,the recovery rate of boiler waste heat can be increased by 10%after two forced circulation pumps were added to the primary and secondary evaporators.Analysis of operative data before and after the transformation was introduced;and performance evaluation methods for boiler heat exchange without steam flow and flue gas flow measurement points were put forward.

HRSG;transformation;forced circulation pump;evaluating index

TK229

B

1006-6764（2015）03-0037-03

2014-12-01

劉成榮（1978-），男，安徽天長人，2002年畢業于安徽工業大學熱能工程，大學本科，工程師，現從事電站發電設備技術管理工作。