賈兆鵬，岳佳全，曹亮，聶孝峰

（1.西安熱工研究院有限公司，西安　710032；2.華能平?jīng)霭l(fā)電有限責任公司，甘肅平?jīng)觥?44032）

燃煤鍋爐低溫再熱器受熱面綜合治理

賈兆鵬1，岳佳全1，曹亮2，聶孝峰1

（1.西安熱工研究院有限公司，西安710032；2.華能平?jīng)霭l(fā)電有限責任公司，甘肅平?jīng)?44032）

介紹了某電廠2臺鍋爐低溫再熱器多次泄漏及再熱汽溫偏低等情況，對引起該問題的原因進行了全面分析，提出了解決思路及具體方法，即在保持低溫再熱器及低溫過熱器側(cè)煙氣份額分配設(shè)計值不變的情況下，減少低溫再熱器管排數(shù)量，增大煙氣流通截面積，從而降低煙氣流速，減輕磨損。同時，低溫再熱器側(cè)通過擴展受熱面的方法，增加低溫再熱器換熱面積，達到了減輕低溫再熱器磨損并增加再熱汽溫的目的。

燃煤鍋爐；低溫再熱器；再熱汽溫；磨損；泄露；煙氣；綜合治理

0　引言

某電廠2臺300MW燃煤鍋爐均為東方鍋爐廠生產(chǎn)的亞臨界參數(shù)、四角切圓燃燒、自然循環(huán)、一次中間再熱、單爐膛平衡通風、固態(tài)排渣、半露天布置、全鋼構(gòu)架的∏型汽包爐。截至目前，2臺鍋爐低溫再熱器共發(fā)生5次磨損泄漏事件（其中一臺泄漏3次，另一臺泄漏2次），而且2臺鍋爐自投運以來再熱蒸汽溫度（以下簡稱再熱汽溫）長期低于設(shè)計值540℃。據(jù)不完全統(tǒng)計，2臺鍋爐年平均再熱汽溫完成530℃。且長期偏低，為降低低溫再熱器（以下簡稱低再）側(cè)的磨損速率，通常采取關(guān)小低再側(cè)煙氣擋板的措施，又進一步降低了再熱汽溫。

低再發(fā)生泄漏以來，電廠相關(guān)技術(shù)人員從運行調(diào)整和設(shè)備治理兩個方面進行了綜合治理。但由于煙氣流速過高、煤質(zhì)灰分大等多重因素的影響，磨損速率仍然很高，機組磨損嚴重的區(qū)域仍在逐漸加大，并多次出現(xiàn)局部防磨護板運行3個月即發(fā)生磨透的現(xiàn)象。低再泄漏隱患、再熱汽溫偏低等問題是目前許多電廠存在的重要問題，該隱患是火電機組的重大隱患，嚴重影響了機組的安全、穩(wěn)定運行及經(jīng)濟性。為防止鍋爐低再磨損泄漏，提高企業(yè)經(jīng)濟效益、樹立企業(yè)形象、增強企業(yè)競爭力，進行低再技術(shù)改造勢在必行。

1　鍋爐再熱器存在的問題

1.1低再頻繁泄漏

截至目前，該鍋爐低再共發(fā)生5次磨損泄漏事件，泄漏位置大多分布在后彎頭外彎管處和前彎頭外彎管處，其他局部也有泄漏，泄漏性質(zhì)均為磨損泄漏，泄漏位置如圖1所示，具體泄漏情況如圖2所示。

圖1　低再泄漏位置

圖2　低再泄漏情況

1.2再熱汽溫長期偏低

2臺鍋爐自投運以來，再熱汽溫長期低于再熱蒸汽出口溫度的設(shè)計值540℃。常年運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明：2014年2臺鍋爐平均再熱汽溫完成530℃，2015年2臺鍋爐平均再熱汽溫完成532℃，再熱汽溫實際運行值與設(shè)計值相差約10℃。

2　低再磨損泄漏原因分析

2.1煙氣流速偏高

低溫受熱面的磨損一般和煙氣流速、飛灰濃度、結(jié)構(gòu)與布置形式、運行時間、運行方式等因素有關(guān)，其中飛灰磨損速率與煙氣速度的3.3次方成正比，煙氣流速增加1倍，磨損速度增加接近10倍，可見，煙氣流速是影響磨損的主要因素。通過鍋爐熱力計算可得［1］，該電廠低再側(cè)煙氣流速高達11m/s。根據(jù)實際運行狀況分析，煙氣流速過高是造成低再大面積磨損及磨損速率異常的主要原因，嚴重影響低再的安全、穩(wěn)定運行。

2.2煤質(zhì)變化原因

受煤炭市場的影響，國內(nèi)大多電廠實際燃用煤種與設(shè)計煤種偏差較大。在相同的煙氣流速和運行時間條件下，管子磨損速率與煙氣中的飛灰濃度成正比。若機組實際運行灰分偏大，則磨損速率按灰分增大的程度增加。

2.3結(jié)構(gòu)原因

煙氣在通過高溫受熱面轉(zhuǎn)入下行尾部煙道時，煙氣中的灰粒在離心力的作用下大部分被拋向低再尾部彎頭處，造成低再后部彎頭嚴重磨損。其次，在低再的制作、安裝過程中，由于管束的平整度、節(jié)距等精度不夠，容易形成“出列管”和局部“煙氣走廊”，加劇了該部位低再管束的磨損［2］。

2.4運行調(diào)整原因

鍋爐設(shè)計帶300MW負荷運行時，主再熱汽溫經(jīng)計算能達到540℃，但再熱汽溫長期偏離設(shè)計值約10℃，為提高再熱汽溫，運行中常關(guān)小低過側(cè)煙氣擋板開度，全開低再側(cè)煙氣擋板運行，煙氣流量增加、流速增大將加劇低再的磨損，長期運行必然導(dǎo)致低再磨損泄漏［3］。

3　低再磨損及蒸汽溫度偏低綜合治理方案

3.1常規(guī)治理措施

3.1.1檢修防磨措施

在低再重點磨損部位設(shè)計并安裝煙氣均流板，降低低再局部煙氣流速，進而降低磨損速率，同時對低再重點部位加裝防磨護板等。必要時需采取“縮短機組檢修周期”的方法進行防磨治理，檢修周期由1年縮短至6個月［4］。

3.1.2運行調(diào)整措施

低再磨損嚴重時，電廠根據(jù)設(shè)備實際狀況、再熱汽溫情況，通過限制煙氣擋板開度、主蒸汽流量、氧量及給粉機轉(zhuǎn)速等進行調(diào)整，但實際情況表明，僅通過運行調(diào)節(jié)措施只能緩解而不能從根本上解決問題。

綜上所述，由于國內(nèi)大多數(shù)電廠存在設(shè)計煤種與實際運行煤種差距較大，加之設(shè)計低再受熱面積偏小、煙氣流速偏高等，從設(shè)備治理、運行調(diào)整等方面采取防磨措施已無法從根本上解決低再磨損及蒸汽溫度偏低等問題，設(shè)備長期運行，低再仍存在磨損和泄漏隱患。

3.2綜合治理方案

通過增加低再側(cè)煙氣通流面積降低煙氣流速，并補充受熱面提高再熱汽溫是解決低再問題的核心思想［5］。通過研究國內(nèi)電廠低再改造情況，綜合分析低再問題，解決措施歸納如下。

（1）將后豎井煙道整體后移，增大低再側(cè)煙道豎井通流面積。此方法改造后效果明顯，但由于需改動的部位較多，移位時受力情況復(fù)雜，施工難度大、周期長，成本很高，故不建議采用。

（2）增加管排橫向節(jié)距，去掉部分管排，同時增加其他部位受熱面或者使用擴展受熱面補充傳熱面積。

1）減少管排數(shù)量，增加煙氣流通面積，降低煙氣流速減輕磨損，并通過增加管排繞制根數(shù)補足并增加受熱面積，提高再熱汽溫。此方法適用于低再側(cè)空間位置充裕的情況。

2）減少管排數(shù)量，增加煙氣流通面積，降低煙氣流速，減輕磨損，并通過在低再下部增加管組增加受熱面積，提高再熱汽溫。此方法適用于低再側(cè)空間位置充裕的情況。

3）減少管排數(shù)量，增加煙氣流通面積，降低煙氣流速，減輕磨損。采用擴展受熱面的方式補足并增加低再受熱面積，提高再熱汽溫，此方法適用于低再側(cè)空間位置有限的情況。

3.3方案可行性論證

由于運行過程中再熱汽溫長期偏低，根據(jù)電廠實際燃用煤種［6］，經(jīng)熱力計算，低再換熱面積需增加1296m2。通過對低再煙氣流速計算，低再水平段由原來98排管子減少到78排，對應(yīng)的煙氣流速由原來的11.19m/s降低到9.07m/s左右，將極大地減緩煙氣磨損。

（1）將水平段原設(shè)計為6管圈繞制更改為9管圈繞制［7］，熱力計算結(jié)果見表1。若增加管圈繞制圈數(shù)，即將原來的6根管圈繞制變?yōu)?根繞制后，經(jīng)尺寸核算，低再在豎井內(nèi)的高度要增加約5.13m，由鍋爐總圖以及低再等圖紙資料可見，低再煙道豎井可用空間僅4.22m，無法滿足改造要求，因此增加管圈繞制方案不可行。

表1　減少管排后低再繞制數(shù)計算

（2）低再管排整體去掉20排，低再下部增加管組受熱面。由圖紙資料可見，低再水平段第5組下部與下部包墻集箱之間距離約4.22m，去除20排管子后，可利用空間僅能布置1組面積約2492.8m2的受熱面（增加位置如圖1中方框所示），相比設(shè)計值可增加受熱面580.11m2，不滿足熱力計算1296m2的需求，因此低再下部增加管組受熱面方案不可行。

（3）低再管排整體去掉20排，低再水平段管使用擴展受熱面。由于需要增加的受熱面較大，受到空間位置的限制，增加繞制管圈數(shù)方案不具有實際可行性，同理，增加管組的方案也不具有實際可行性，在不影響過熱器側(cè)換熱的情況下增加受熱面1296m2，宜通過擴展低再受熱面來完成。在電站鍋爐尾部受熱面強化技術(shù)中，目前應(yīng)用最廣泛的是螺旋形翅片管和H形鰭片管［8］。由于H形鰭片管具有優(yōu)良的換熱特性、抗飛灰及磨損性能、結(jié)構(gòu)緊湊、便于鍋爐尾部受熱面的布置，故宜采取H形鰭片管。

4　結(jié)束語

本文所遵循原則：在煙氣份額分配保持設(shè)計值不變的情況下，減少低再管排數(shù)量，增大煙氣流通截面積，降低煙氣流速，減輕磨損。同時，合理地增加低再受熱面積，盡可能地降低對低溫過熱器側(cè)的影響。將低再水平段從98排減少到78排，將煙氣流速從11.19m/s降低到9.07m/s。低再換熱面積需在原面積基礎(chǔ)上增加1296m2。由于需要增加的受熱面較大，受到空間位置的限制，增加繞制管圈數(shù)方案不具有實際可行性，同理增加管組的方案也不具有實際可行性，在不影響過熱器側(cè)換熱的情況下，通過擴展低再受熱面即H形鰭片管可達到要求。

［1］閻維平，米翠麗，梁秀俊，等.采用O2/CO2燃燒方式的鍋爐熱效率計算與分析［J］.熱力發(fā)電，2009，38（6）：20-23.

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（本文責編：白銀雷）

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1674-1951（2016）09-0038-03

2016-05-23；

2016-08-19

賈兆鵬（1983—），男，山西寧武人，工程師，工學(xué)碩士，從事電站鍋爐運行優(yōu)化、低氮燃燒技術(shù)、煙氣余熱回收與利用等方面的研究工作（E-mail：jiazhaopeng@tpri.com.cn）。