1000MW二次再熱機組爐底熱風密封改造降低鍋爐排煙溫度技術改造

李冬 趙詩泉 國家能源集團泰州發電有限公司

某電廠2×1000MW超超臨界壓力二次再熱鍋爐為2710t/h超超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流爐，該鍋爐采用單爐膛塔式布置、四角切向燃燒、擺動調溫、平衡通風、干排渣機械輸送。鍋爐燃用神華煤。爐后尾部煙道出口有兩臺SCR脫硝反應裝置，每臺SCR下方各布置1臺Φ17286mm的三分倉容克式空氣預熱器。鍋爐制粉系統采用中速磨冷一次風機直吹式制粉系統，每臺鍋爐配置6臺中速磨煤機，BMCR工況時，5臺投運，1臺備用。對于設計煤種煤粉細度R90為15.00%。對于設計煤種燃燒器入口一次風溫為78℃、均勻性指數n=1.0～1.1。

1 鍋爐運行空預器排煙溫度現狀

某電廠鍋爐投運后，實際運行中摻燒了部分印尼煤和低熱值煙煤，夏季排煙溫度在128℃左右，和設計值相比要高6～8℃?？疹A器排煙溫度高的原因，經對鍋爐煙風系統分析，原因有以下幾個方面：

爐膛實際漏風系數高于性能計算預計值，干排渣條件下，爐底漏風高于設計值。在總風量一定的條件下，導致實際通過空預器的二次風量少于設計值。目前爐底漏風系數估計在3%~4%（經數值模擬分析得出），要高于設計計算使用的1%。導致通過空預器的風量少于設計預計值，預熱器冷卻介質少，導致空氣帶走煙氣的熱量低于設計要求。

摻燒印尼褐煤后，煙氣中水蒸氣含量增加，導致煙氣比熱容升高，煙氣蓄熱量大于設計狀態。

上述二因素偏差反應在空預器的X比偏差上，目前空預器X比[X比=（空氣比熱×空氣流量）/煙氣比熱×煙氣流量）=煙氣側修正前溫降/空氣側加權平均溫升，此式由空預器熱平衡式變形來，和空預器換熱面積無關]比設計值要低0.02～0.03，對應的排煙溫度要高6～8℃。

2 改造技術路線

結合目前鍋爐實際運行情況，在總風量不變的前提下，可以采用減少爐底漏入的冷風量，增加空預器二次風通風量，提高換熱量，從而降低排煙溫度的方法。具體方案為在爐膛底部冷灰斗出渣口處布置熱風風簾，阻隔、減小爐底干渣機冷漏風，熱風取自熱二次風道。

采用數值模擬等方法，對改造后鍋爐的燃燒及汽溫等進行了對比。工況1：爐底漏入冷風； 工況2：爐底噴入320℃熱風。見圖1、圖2。

圖1 爐膛縱截面煙氣速度分布示意圖

圖2 爐膛縱截面煙氣溫度分布示意圖

AA層托底風截面平均溫度：工況1的為1241℃，工況2為1248℃，兩者偏差為0.56%。屏底煙溫：工況1的為1152℃，工況2為1158℃，屏底煙溫偏差為0.52%。爐膛出口NOX濃度：工況1為280 mg/Nm3；工況2為 281mg/Nm3。

通過以上數據可以看出，改造實施后，鍋爐主要參數幾無變化，對爐內燃燒工況無不利影響。

3 對爐內燃燒及空氣動力場的影響

采用數值模擬等方法，對改造后鍋爐的燃燒及汽溫等進行了對比。工況1：爐底漏入冷風； 工況2：爐底噴入320℃熱風。見圖3、圖4。

圖3 爐膛縱截面煙氣速度分布示意圖

圖4 爐膛縱截面煙氣溫度分布示意圖

AA層托底風截面平均溫度：工況1的為1241℃，工況2為1248℃，兩者偏差為0.56%。屏底煙溫：工況1的為1152℃，工況2為1158℃，屏底煙溫偏差為0.52%。爐膛出口NOX濃度：工況1為280 mg/Nm3；工況2為 281 mg/Nm3。

通過以上數據可以看出，改造實施后，鍋爐主要參數幾無變化，對爐內燃燒工況無不利影響。

4 對排渣設備的影響

改造實施后冷渣溫度預計會上升100℃左右，但不會高于600℃，鋼帶材料采用304不銹鋼，完全可以承受此溫度。目前鍋爐底渣渣量較少，實際所需冷渣風量較少，可以保證底渣的冷卻效果。冷灰斗出渣口處保持一定的負壓即可滿足所需冷風量的要求。

5 改造具體實施方案

根據鍋爐設備情況，改造方案為：從鍋爐兩側墻熱二次風道靠近爐膛中心線處各引一路熱二次風，向下從兩端匯入后墻爐底二次風母管。從此二次風母管引出數個扁平狀噴口，爐底密封板相應開槽，與上述噴口對接，將熱二次風送入爐底出渣口下方一定距離，起到隔絕爐底冷漏風的作用。

6 改造后對空預器的影響

經過計算，可以得出熱二次風量和出口排煙溫度的關聯曲線圖，見圖5。

圖5 熱二次風量和空預器出口溫度函數關系

從圖5中可以看出，二次風量變化與排煙溫度幾乎呈線性關系，提高二次風量將降低空預器出口排煙溫度。根據熱風置換爐底冷漏風的風量數據，進行空預器的核算，結果顯示排煙溫度可以降低8℃以上。實際運行預計可降低排煙溫度5～6℃，折算到鍋爐效率可提高0.25%～0.3%。

7 收益分析

估算制作成本費用約為 97 萬元（ 不含工程設計、差旅等費用）。

考慮實施偏差，改造后空預器出口排煙溫度按照降低5℃考慮，相應鍋爐效率可以提高不低于0.25%。按照煤耗265g/kWh，每年鍋爐運行小時數5000h，標煤價按700元/t進行計算：

發電成本價為0.185元/kWh；年節約標準煤量3312.5t/a。每年可以節省費用231.88萬元（單臺爐/a）。

空預器總二次風量增加后，風機電耗將增加，新增二次風量為35kg/s，按照送風機出口全壓6.5kPa計算，每年增加的費用為：

風機功耗變化=（ 6.5kPa×35kg/s）/（0.85×1.21kg/m3）=22.12 kW，風機運行費用增加=22.12kW×5000h×0.185元/kWh=20.46萬元（單臺爐）；單臺鍋爐實際每年可節約費用：231.88-20.46=211.42萬元/a。

8 結語

通過對爐底密封的改造，采用熱二次風隔絕干渣機冷漏風的技術方案是可行的，具有良好的經濟性。即使考慮電廠配套投入費用（安裝費等），投資回收期也不到一年。改造實施后，可以有效提升鍋爐效率，獲得明顯的節能減排效果和經濟收益。