火電廠鍋爐增容節能改造經濟性分析

張艷飛

摘 要：本文分析了某火電廠#4鍋爐節能改造措施以及其對鍋爐經濟性的影響，對現有鍋爐增容提高參數將出現的問題進行了分析，提出解決增容提高參數所帶來的問題所采取的措施，并對改造后經濟性評估進行了闡述。

關鍵詞：節能改造；提高參數；增容；經濟性

1 前言

某火電廠鍋爐在維持主蒸汽壓力不變的條件下，將主蒸汽和再熱蒸汽溫度由541℃分別提升至571℃和569℃，配合汽輪機側參數從16.67MPa/538℃/538℃提升為16.67MPa/566℃/566℃，同步考慮機組增容至620MW。本文針對機組增容提高參數后鍋爐所需關注的相關問題進行分析并提出相應的解決思路。

2 現有鍋爐增容提高參數將出現的問題分析

若#4機組提高主、再熱蒸汽溫度后，對其將出現的問題分析如下：

（1）鍋爐計算效率較鍋爐原設計偏低。在THA工況下鍋爐計算效率為92.65%，略低于鍋爐原設計值94.07%。

（2）鍋爐過熱蒸汽減溫水量較鍋爐原設計值略高。在THA工況下，過熱器減溫水溫度為180℃，過熱器減溫水量約為68.8噸/h，略高于鍋爐原設計值，但明顯低于鍋爐實際運行值。該現狀說明在燃用現有煤種時，鍋爐蒸發吸熱和過熱吸熱的比例相比原設計發生變化，但提高主、再熱蒸汽參數后，鍋爐過熱器減溫水及再熱器事故噴水計算值均在合理范圍內。

（3）鍋爐二級過熱器以及高溫再熱器管組超溫。鍋爐主、再熱蒸汽溫度分別提高至571℃、569℃，主、再熱蒸汽溫度提高幅度較大，造成鍋爐屏式過熱器、二級過熱器以及高溫再熱器管組超溫，甚至某些材料超過其最高許用溫度，嚴重影響鍋爐運行的安全性。

（4）部分集箱、高溫再熱器出口延伸段管道以及二級過熱器出口延伸段管道強度不足。鍋爐主、再熱蒸汽溫度分別提高至571℃、569℃，主、再熱蒸汽溫度提高幅度較大，造成屏式過熱器出口集箱、二級過熱器入口管組出口分集箱、二級過熱器出口管組入口分集箱、二級過熱器出口集箱、高溫再熱器出口集箱、高溫再熱器出口延伸段管道以及二級過熱器出口延伸段管道的設計溫度大幅度提高，從而導致它們的強度不足。

（5）安全閥及PCV閥安全性。鍋爐主、再熱蒸汽溫度分別提高至571℃、569℃，末級過熱器出口及高溫再熱器出口處安全閥、過熱器出口PCV閥及相應的排汽管道材質需升級。

（6）汽包分離能力校核。鍋爐增容提高參數后，主蒸汽流量由原設計2028噸/小時降低至1968噸/小時，同時主蒸汽壓力保持不變。

綜上所述，#4鍋爐若在現有條件下進行通流改造后將嚴重影響鍋爐運行經濟性及安全性，需對現有鍋爐受熱面、集箱管道、安全閥及輔機設備等做相應改造，以改善鍋爐運行狀況，提高機組運行的經濟性及安全性。

3 增容提高參數所帶來的問題需采取的措施

綜合現有#4機組增容提高主、再熱蒸汽溫度可能出現的問題，為了使機組達到較高的經濟性，建議相應的改造措施如下：

（1）對空氣預熱器進行相應升級改造。通過空預器升級改造，降低鍋爐排煙溫度，提高鍋爐效率。

（2）增加低溫省煤器。在現有空預器換熱效率下，若不進行空預器升級改造，勢必會造成鍋爐排煙溫度較高，鍋爐排煙熱損失增加。建議在鍋爐尾部煙道加裝低溫省煤器，回收鍋爐煙氣余熱，提高機組經濟性。

（3）更換部分集箱、高溫再熱器出口延伸段管道以及二級過熱器出口延伸段管道。鍋爐主、再熱蒸汽溫度分別提高至571℃、569℃，主、再熱蒸汽溫度提高幅度較大，造成部分集箱、高溫再熱器出口延伸段管道以及二級過熱器出口延伸段管道強度不足。需要更換屏式過熱器出口集箱、二級過熱器分集箱、二級過熱器出口集箱及高溫再熱器出口集箱，同時對高溫再熱器出口延伸段管道以及二級過熱器出口延伸段管道進行強度升級改造，以滿足強度要求。

（4）對鍋爐屏式過熱器、二級過熱器以及高溫再熱器管組進行材料升級改造。由于鍋爐主、再熱蒸汽溫度分別提高至571℃、569℃，主、再熱蒸汽溫度提高幅度較大，二級過熱器以及高溫再熱器管組超溫，甚至超出其材料最高許用溫度值，嚴重影響鍋爐運行的安全性，建議對其進行材料升級改造，以保證機組運行安全性。

（5）更換末級過熱器出口及高溫再熱器出口處安全閥、過熱器出口PCV閥及相應的排汽管道。由于鍋爐主、再熱蒸汽溫度分別提高至571℃、569℃，末級過熱器出口及高溫再熱器出口處安全閥、過熱器出口PCV閥及相應的排汽管道材質進行強度升級。

4 改造后經濟性評估

#4機組綜合節能改造前，600MW負荷下汽機熱耗8181kJ/kW·h，廠用電率為3.66%，鍋爐測試效率為91.65%，計算供電煤耗量為319.73g/kW·h；經增容提參數改造，THA工況下汽機熱耗7780kJ/kW·h，鍋爐計算效率為92.65%，廠用電率按3.66%考慮，此時計算供電煤耗量為300.8g/kW·h，供電煤耗量共節約18.93g/kW·h。

同時，由于機組增容并提高主、再熱蒸汽溫度后，降低了過熱器減溫水噴水量以及再熱器事故噴水量，此次改造有如下幾點收益：

（1）過熱器減溫水量的降低在提高經濟性的同時，可提高機組CCS調節穩定特性和AGC負荷響應速率，減少調度對AGC調節品質的經濟考核；

（2）大大改善機組變負荷時高溫過熱器及高溫再熱器金屬易超溫的問題，提高鍋爐安全性和經濟性，延長鍋爐壽命；

（3）降低了再熱器事故噴水量，改善了鍋爐尾部煙道擋板調節范圍；

（4）機組增容至620MW，單臺機組年發電量增加3.3%。

5 結論

綜上所述，本文從受熱面改造后的性能指標、載荷變化量、經濟性分析，等方面均進行了全面評估。計算和評估結果表明：按上述方案改造后，鍋爐性能得到明顯改善、結構上可行、經濟性得到提高、安全運行有保障，因此上述鍋爐增容至620MW節能改造方案是可行的。

參考文獻

[1]王慧青，周欣安，孟勇.某600MW亞臨界機組增容改造鍋爐島適應性研究[J].電站系統工程，2016，（1）：12-16.

[2]馬躍軍.鍋爐增容改造方案及分析[J].中國氯堿，2016，（8）：38-42.

（作者單位：國家電投河南電力有限公司平頂山發電分公司）