包頭第二熱電廠#1爐增設高溫省煤器探析

李建剛　潘磊

摘 要：本文針對包頭第二熱電廠1#爐由于實際燃煤偏離設計煤質引起的帶負荷能力不足的問題，結合1#鍋爐的原設計進行原因分析，提出增加高溫省煤器的改造技術方案。

關鍵詞：問題；改造；出力不足；爐膛結焦

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.005

1 設備簡介

包頭第二熱電廠2×200MW機組所配鍋爐為東方鍋爐（集團）股份有限公司生產的DG670/13.7-22型爐，為一次中間再熱超高壓自然循環汽包爐、п型布置、單爐膛、燃燒器四角布置，切圓燃燒、平衡通風、固態排渣、采用兩臺三分倉回轉式預熱器。

爐膛由Φ60×6.5膜式水冷壁組成，爐底冷灰斗角度為55°，水封結構，爐膛上部布置了全大屏、后屏。水平煙道內部布置有高溫過熱器和高溫再熱器。在后豎井內設有低溫過熱器、低溫再熱器和省煤器。

2 鍋爐存在問題及分析

（1）鍋爐本體存在問題。由于鍋爐實際燃用的煤質較大程度偏離設計煤質，實際煤質差：熱值低、灰分高、水分高、灰熔點低導致鍋爐存在以下主要問題：1）爐膛結焦難以避免；2）鍋爐帶負荷能力不足；3）過熱器與再熱器壁溫超溫；4）過熱器與再熱器減溫水量大；5）排煙溫度高；（2）鍋爐輔機存在問題。1）磨煤機出力不足；2）除塵器除灰出力不足；（3）鍋爐本體存在問題分析。1）煤質水分增加，推遲著火、降低爐膛溫度與爐膛傳熱、增加煙氣量、增加排煙熱損失；2）煤灰分與水分增加，降低熱值的同時，減小了爐膛理論燃燒溫度，從而，降低爐膛輻射傳熱；3）煤灰熔點低、增加爐膛結焦傾向、減少爐膛有效輻射受熱面積，減少爐膛輻射傳熱，減少鍋爐蒸發量，降低鍋爐蒸汽出力；（4）鍋爐輔機存在問題分析。1）煤質熱值下降，造成磨煤機給煤量不能滿足高負荷給煤量的需要；2）煤質灰分增加，帶來磨煤機磨煤部件的磨損，影響制粉出力；3）煤質水分增加，影響制粉干燥出力；4）煤質灰分增加，超過除塵系統出力，灰排不出去，制約鍋爐帶負荷能力。

3 煤質影響鍋爐出力的三個核心問題

其一，煤水分高、灰分高、熱值低，影響制粉出力限制鍋爐出力；其二，煤灰熔點低，爐膛結焦減少爐膛輻射受熱面積、減少爐膛蒸發量，影響鍋爐出力；其三，煤熱值低、理論燃燒溫度低、改變了設計煤質情況下，鍋爐蒸發吸熱量與過熱及再熱吸熱量的比例，導致鍋爐出力直接下降或者受限于汽溫或者壁溫而限制出力。顯然，對于第一條需要對制粉系統加以改造；對于上述第二與第三條再作進一步說明。煤熱值低與灰熔點低，分別通過減小傳熱面積與傳熱溫差兩方面影響爐膛蒸發吸熱，從而影響鍋爐出力。

4 改造方案

4.1 改造技術方案

基于上述分析，提出如下改造技術方案：（1）在轉彎煙室內增加蒸發受熱面，相當于在原有省煤器的上部增加了一段省煤器面積；（2）該受熱面布置上可以垂直布置也可以水平布置；（3）需要合理增加的面積通過熱力計算（和壁溫計算）予以確定。

4.2 改造技術方案的優點

（1）受熱面具有較高的傳熱效率。由于該受熱面布置于轉彎煙室，那里具有較高的煙氣溫度，因此受熱面具有較高的傳熱效率；（2）同時降低低過與低再的入口煙溫，可減少過熱器系統與再熱器系統的減溫噴水量；（3）同時增加鍋爐系統的蒸發吸熱量。由于連接在省煤器出口與鍋筒之間，因此可以增加蒸發吸熱量，即直接增加了一部分鍋爐出力。蒸發量的提高也減少了過熱蒸汽的超溫與過熱器壁溫的超溫；（4）提高鍋爐出力與效率。鍋爐出力的提高來自兩個方面，一方面，因為蒸發量的提高、另一方面，由于減少了減溫水的耗量，在同樣的減溫水量下，鍋爐可以帶更高的負荷。

效率的提高，一方面，增加了受熱面，另一方面，減少了減溫水，特別是減少了再熱器減溫水量，后者對機組效率有敏感影響。

由于該受熱面布置于轉彎煙室，那里具有較高的煙氣溫度，因此受熱面具有較高的傳熱效率。傳遞同樣的熱量可耗用較少的金屬。一方面可增加蒸發吸熱量，另一方面可以降低低過與低再進口煙氣溫度，從而抵消煤質變差時低過與低再出口汽溫升高的趨勢、有效削減過熱器與再熱器的減溫水量。

該受熱面既可以用光管、也可以采用翅片受熱面。

另外與單純割管來控制過熱器與再熱器壁溫與汽溫超溫的措施相比，后者減少了受熱面，勢必引起排煙溫度的升高而降低鍋爐熱效率。

4.3 改造方案布置

改造布置方案可以采用兩種布置，一種為垂直布置，另一種為水平布置。

5 改造效益與投資回收期

方案一：550萬元。按照全年運行5500小時，多發電量1萬KW*5500=5500萬KWh，按照每度電利潤0.1元計算，直接多發電效益為550萬元；方案二：1100萬元。按照全年運行5500小時，多發電量2萬KW*5500=11000萬KWh，按照每度電利潤0.1元計算，直接多發電效益為1100萬元；方案一的投資回收期為一年；方案二的投資回收期為半年；

6 結語

包頭第二熱電廠1#爐，由于實際燃煤偏離設計煤質引起的帶負荷能力不足，經過2010年燃燒器改造，鍋爐帶負荷能力有了較大的提高，為了進一步提高鍋爐帶負荷能力，在分析原因基礎上，提出增加高壓省煤器的改造技術方案。

方案一，在鍋爐后煙道上部的轉彎煙室，增加960平方米的蒸發受熱面，在再熱器系統減溫水量不變的情況下，提高鍋爐出力38t/h，相應機組負荷提高12.2MW，過熱器系統減溫水量還可以降低5t/h。而主蒸汽與再熱蒸汽參數不變。當再熱器減溫水有余量情況下，鍋爐出力還可以進一步提高。

方案二，在鍋爐后煙道上部的轉彎煙室，增加1500平方米的蒸發受熱面，在再熱器系統減溫水量不變的情況下，提高鍋爐出力62t/h，相應機組負荷提高20MW，過熱器系統減溫水量還可以降低6t/h。而主蒸汽與再熱蒸汽參數不變。當再熱器減溫水有余量情況下，鍋爐出力還可以進一步提高。

值得注意的是，兩個改造方案分別提高12.2MW與20MW負荷雖然是以75%的額定負荷進行的計算，但重要的是其給出的相對提高負荷的能力也適用于其它負荷情況下。

改造效益兩方案分別為550萬元/年和1100萬元，投資回收期分別為一年和半年。

參考文獻：

[1]徐通模，溫龍，金定安.鍋爐燃燒設備[M].西安：西安交通大學出版社，1992.

[2]徐旭常，毛建雄等.燃燒理論與燃燒設備[M].北京：機械工業出版社，1988.