馬士松，陳國(guó)華

(江蘇新海發(fā)電有限公司，江蘇連云港222023)

江蘇某發(fā)電有限公司15號(hào)鍋爐是武漢鍋爐廠設(shè)計(jì)制造的WGZ1100/17.45-4自然循環(huán)Π型鍋爐，采用中速磨正壓直吹式制粉系統(tǒng)，直流式百葉窗水平濃淡燃燒器，四角布置，切向燃燒方式，尾部雙煙道布置，煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，一次中間再熱，平衡通風(fēng)，鍋爐設(shè)計(jì)再熱蒸汽溫度540℃。

機(jī)組自投運(yùn)以來，鍋爐再熱蒸汽溫度長(zhǎng)期比設(shè)計(jì)值低15℃左右。雖然通過抬高燃燒器擺角增強(qiáng)高溫再熱器換熱、調(diào)整再熱煙氣擋板開度提高低溫再熱器側(cè)煙氣份額、提高過量空氣系數(shù)[1]增加煙氣流速等手段，再熱蒸汽溫度有所提高，由此也導(dǎo)致低溫再熱器側(cè)煙氣流速過高、局部磨損嚴(yán)重，曾多次造成低再受熱面爆管泄漏。經(jīng)相關(guān)設(shè)計(jì)制造單位研究論證，決定對(duì)鍋爐進(jìn)行受熱面改造，以提高再熱蒸汽溫度，同步減少低溫再熱器磨損。

1 改造方案選擇

鍋爐受熱面布置情況如圖1所示。爐膛出口及水平煙道部分沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向依次布置前屏過熱器、后屏過熱器、高溫過熱器、高溫再熱器。尾部豎井煙道由分隔墻分為2部分，前煙道布置低溫再熱器，煙道出口設(shè)再熱煙氣擋板；后煙道布置低溫過熱器及省煤器，煙道出口設(shè)過熱煙氣擋板。爐膛從上至下布置五層煤粉燃燒器，四層運(yùn)行、一層備用。

1.1 改造共設(shè)置4種解決方案

（1）高溫過熱器減少25%受熱面積，增加70m2衛(wèi)燃帶面積。在THA工況，高溫再熱器進(jìn)口煙溫提高了近27℃，低溫再熱器側(cè)煙氣流量減少約5%，高溫再熱器出口蒸汽溫度提高3℃，排煙溫度提高約6℃。改造后，若中壓供熱量大幅上升，同負(fù)荷下鍋爐蒸發(fā)量高，會(huì)引起高溫再熱器處煙氣溫度進(jìn)一步提升，可能造成高溫再熱器處金屬超溫。目前主蒸汽溫度能達(dá)到設(shè)計(jì)值，但過熱減溫水用量很少，如果高溫過熱器受熱面積減少，可能會(huì)出現(xiàn)高負(fù)荷時(shí)主蒸汽溫度不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象，從而影響機(jī)組效率。

圖1 鍋爐受熱面布置圖

（2）后屏過熱器減少20%受熱面，衛(wèi)燃帶面積不變。由于割管位置離高溫再熱器較遠(yuǎn)，雖然后屏過熱器吸熱減少，但高溫過熱器吸熱量相應(yīng)增多，故對(duì)提高再熱汽溫效果不如方案1，且同樣會(huì)引起排煙溫度上升。

（3）低溫再熱器垂直段增加受熱面。該方案增加部分低溫再熱器換熱面積，再熱蒸汽溫度增加幅度預(yù)期較好，且對(duì)排煙溫度無負(fù)面影響。由于相同條件下高溫再熱器傳熱溫差下降，其吸熱量將有所下降，增加的面積需重新進(jìn)行熱力計(jì)算來確定，實(shí)施難度中等。

（4）將鍋爐燃燒器整體上移。該方案可以達(dá)到比較理想的提高再熱汽溫效果，但改造牽扯到的范圍較大，主要涉及水冷壁、燃燒器、煤粉管道等，改造后還有可能造成飛灰可燃物升高、排煙溫度上升，且施工難度大，工程費(fèi)用較高。

1.2 改造方案確定

經(jīng)西安熱工院、東南大學(xué)及上海鍋爐廠等多家單位計(jì)算論證，方案3以預(yù)期效果好、實(shí)施難度中等、工程費(fèi)用一般、不利影響因素較少等優(yōu)勢(shì)被確定為最終改造方案。通過熱力計(jì)算，在燃用設(shè)計(jì)煤種且下四層磨煤機(jī)運(yùn)行、鍋爐負(fù)荷75%至100%額定工況下，主、再熱汽溫均能達(dá)到設(shè)計(jì)值，且改造后對(duì)排煙溫度及鍋爐其它參數(shù)無明顯負(fù)作用，并能重新分配低溫再熱器煙氣份額，減少鍋爐受熱面煙氣磨損，是最優(yōu)的改造方案。

2 改造方案實(shí)施

2014年，利用15號(hào)機(jī)組脫硫脫硝改造機(jī)會(huì)，在原低溫再熱器垂直段的前后增加再熱器受熱面積，如圖2所示。管子數(shù)量保持不變，只增加管子長(zhǎng)度，管材采用原低溫再熱器相同材質(zhì)12Cr1MoVG。其中前部為3根管繞1匝，橫向間距S1=228mm，縱向?yàn)?根管，管屏寬度為580mm，兩屏間隔交叉布置；后部為2根管繞1匝，橫向間距S1=228mm，縱向?yàn)?根管，管屏寬度為410 mm，兩屏間隔布置如圖3所示。

圖2 改造前低溫再熱器垂直段布置圖

圖3 改造后低溫再熱器垂直段布置圖

原低溫再熱器垂直段前部增加的受熱面積為1211 m2，原低溫再熱器垂直段后部增加的受熱面積為808 m2，總共增加受熱面積2019m2，增加的受熱面積為原垂直段1.98倍。改造過程中拆除了一臺(tái)原低再區(qū)域蒸汽吹灰器，改作人孔門，并對(duì)其中一臺(tái)吹灰器進(jìn)行了移位。

3 改造后效果

15號(hào)機(jī)組改造后，于2014年7月27日并網(wǎng)發(fā)電，改造前與改造后相關(guān)試驗(yàn)參數(shù)對(duì)照，如表1所示。

通過比較，在主蒸汽溫度未發(fā)生下降情況下，再熱蒸汽溫度提高 12.35℃，供電煤耗降低 2.1g/（kW·h）[2]，按年運(yùn)行5000 h，平均負(fù)荷250MW計(jì)，改造后每年可節(jié)約標(biāo)煤 5000×250×103×2.1×10-6=2625 t， 標(biāo)煤按 700元/t計(jì)，改造后每年可節(jié)約發(fā)電成本183.75萬元。

表1 改造前后試驗(yàn)參數(shù)對(duì)照表

再熱蒸汽溫度提升后，再熱煙氣擋板平均開度下降了25.46%，低溫再熱器側(cè)煙氣量減少，受熱面磨損情況得到了改善。同時(shí)煙氣擋板總開度較改造前增加了11%，煙氣阻力減少，進(jìn)一步增強(qiáng)了節(jié)能效果。另外，改造后長(zhǎng)期采用下四臺(tái)燃燒器運(yùn)行方式，提高了煤粉顆粒的燃燼性能，排煙熱損失降低，同時(shí)對(duì)NOx的抑制也有良好的效果。

4 改造后暴露出的問題及解決方法

4.1 新增加受熱面發(fā)生爆管泄漏

改造后，機(jī)組運(yùn)行至第5天，低溫再熱器第51片及52片屏新老管焊縫附近出現(xiàn)5根管泄漏，如圖4所示。箭頭指向?yàn)楣べ|(zhì)流向，焊縫為低再水平段與垂直段的對(duì)接焊縫，焊縫上方水平段為改造前的老管，下方垂直段為改造后新?lián)Q的管，焊口為工地焊口。根據(jù)宏觀形貌判斷51-2或52-3先泄漏。經(jīng)試驗(yàn)分析，新老管的化學(xué)成分、拉伸性能、非金屬夾雜含量均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，金相組織和硬度均未發(fā)現(xiàn)異常，且沒有明顯的超溫現(xiàn)象。因漏點(diǎn)已被吹損，具體的泄漏原因無法確定。經(jīng)更換泄漏管重新投入運(yùn)行，至今未有新問題產(chǎn)生。

圖4 爆管宏觀形貌圖

4.2 高負(fù)荷段需投用再熱減溫水

改造后，上四臺(tái)磨運(yùn)行時(shí)，當(dāng)負(fù)荷大于280MW時(shí)，部分工況需投用再熱器微量減溫水，特別是在燃用低灰熔點(diǎn)煤時(shí)較為突出。現(xiàn)在通過采用控制入爐煤的結(jié)渣性，適當(dāng)增加爐膛吹灰頻次[3]，降低燃燒器擺角，并將最上層磨改為備用磨等手段，再熱減溫水用量幾乎為0。

5 結(jié)束語

次低溫再熱器受熱面改造，由于僅涉及到低溫再熱器及相應(yīng)包覆區(qū)域的改造，相對(duì)工作量較小，工程造價(jià)也少，解決了機(jī)組長(zhǎng)期以來再熱蒸汽溫度偏低的問題，提高了鍋爐效率，機(jī)組運(yùn)行的安全性能也得到進(jìn)一步提升，為同類型鍋爐技改方案的選擇提供借鑒。

[1]葉江明.電廠鍋爐原理及設(shè)備[M].北京：中國(guó)電力出版社，2004：178-179.

[2]陳健婷.300MW與600MW燃煤機(jī)組耗差系數(shù)的變負(fù)荷特性[J].動(dòng)力工程，2009（9）：891-894.

[3]萬 躍，晏海能.汽包鍋爐爐內(nèi)結(jié)渣的監(jiān)控及優(yōu)化吹灰策略[J].江蘇電機(jī)工程，2014，33（5）：80-81.