李冬 趙詩泉 國家能源集團泰州發(fā)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(shù)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(diào)溫、平衡通風(fēng)、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(yīng)裝置，每臺SCR下方各布置1臺Φ17286mm的三分倉容克式空氣預(yù)熱器。鍋爐制粉系統(tǒng)采用中速磨冷一次風(fēng)機直吹式制粉系統(tǒng)，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(shè)計煤種煤粉細度R90為15.00%。對于設(shè)計煤種燃燒器入口一次風(fēng)溫為78℃、均勻性指數(shù)n=1.0～1.1。

1 鍋爐運行空預(yù)器排煙溫度現(xiàn)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(shè)計值相比要高6～8℃?？疹A(yù)器排煙溫度高的原因，經(jīng)對鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)分析，原因有以下幾個方面：

爐膛實際漏風(fēng)系數(shù)高于性能計算預(yù)計值，干排渣條件下，爐底漏風(fēng)高于設(shè)計值。在總風(fēng)量一定的條件下，導(dǎo)致實際通過空預(yù)器的二次風(fēng)量少于設(shè)計值。目前爐底漏風(fēng)系數(shù)估計在3%~4%（經(jīng)數(shù)值模擬分析得出），要高于設(shè)計計算使用的1%。導(dǎo)致通過空預(yù)器的風(fēng)量少于設(shè)計預(yù)計值，預(yù)熱器冷卻介質(zhì)少，導(dǎo)致空氣帶走煙氣的熱量低于設(shè)計要求。

摻燒印尼褐煤后，煙氣中水蒸氣含量增加，導(dǎo)致煙氣比熱容升高，煙氣蓄熱量大于設(shè)計狀態(tài)。

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

2 改造技術(shù)路線

結(jié)合目前鍋爐實際運行情況，在總風(fēng)量不變的前提下，可以采用減少爐底漏入的冷風(fēng)量，增加空預(yù)器二次風(fēng)通風(fēng)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(fēng)風(fēng)簾，阻隔、減小爐底干渣機冷漏風(fēng)，熱風(fēng)取自熱二次風(fēng)道。

采用數(shù)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(fēng)； 工況2：爐底噴入320℃熱風(fēng)。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(fēng)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(shù)據(jù)可以看出，改造實施后，鍋爐主要參數(shù)幾無變化，對爐內(nèi)燃燒工況無不利影響。

3 對爐內(nèi)燃燒及空氣動力場的影響

采用數(shù)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(fēng)； 工況2：爐底噴入320℃熱風(fēng)。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(fēng)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(shù)據(jù)可以看出，改造實施后，鍋爐主要參數(shù)幾無變化，對爐內(nèi)燃燒工況無不利影響。

4 對排渣設(shè)備的影響

改造實施后冷渣溫度預(yù)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(fēng)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(fēng)量的要求。

5 改造具體實施方案

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

6 改造后對空預(yù)器的影響

經(jīng)過計算，可以得出熱二次風(fēng)量和出口排煙溫度的關(guān)聯(lián)曲線圖，見圖5。

圖5 熱二次風(fēng)量和空預(yù)器出口溫度函數(shù)關(guān)系

從圖5中可以看出，二次風(fēng)量變化與排煙溫度幾乎呈線性關(guān)系，提高二次風(fēng)量將降低空預(yù)器出口排煙溫度。根據(jù)熱風(fēng)置換爐底冷漏風(fēng)的風(fēng)量數(shù)據(jù)，進行空預(yù)器的核算，結(jié)果顯示排煙溫度可以降低8℃以上。實際運行預(yù)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(shè)計、差旅等費用）。

考慮實施偏差，改造后空預(yù)器出口排煙溫度按照降低5℃考慮，相應(yīng)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(shù)5000h，標煤價按700元/t進行計算：

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

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

風(fēng)機功耗變化=（ 6.5kPa×35kg/s）/（0.85×1.21kg/m3）=22.12 kW，風(fēng)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(jié)約費用：231.88-20.46=211.42萬元/a。

8 結(jié)語

通過對爐底密封的改造，采用熱二次風(fēng)隔絕干渣機冷漏風(fēng)的技術(shù)方案是可行的，具有良好的經(jīng)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(jié)能減排效果和經(jīng)濟收益。