包头第二热电厂#1炉增设高温省煤器探析

李建刚　潘磊

摘 要：本文针对包头第二热电厂1#炉由于实际燃煤偏离设计煤质引起的带负荷能力不足的问题，结合1#锅炉的原设计进行原因分析，提出增加高温省煤器的改造技术方案。

关键词：问题；改造；出力不足；炉膛结焦

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.005

1 设备简介

包头第二热电厂2×200MW机组所配锅炉为东方锅炉（集团）股份有限公司生产的DG670/13.7-22型炉，为一次中间再热超高压自然循环汽包炉、п型布置、单炉膛、燃烧器四角布置，切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、采用两台三分仓回转式预热器。

炉膛由Φ60×6.5膜式水冷壁组成，炉底冷灰斗角度为55°，水封结构，炉膛上部布置了全大屏、后屏。水平烟道内部布置有高温过热器和高温再热器。在后竖井内设有低温过热器、低温再热器和省煤器。

2 锅炉存在问题及分析

（1）锅炉本体存在问题。由于锅炉实际燃用的煤质较大程度偏离设计煤质，实际煤质差：热值低、灰分高、水分高、灰熔点低导致锅炉存在以下主要问题：1）炉膛结焦难以避免；2）锅炉带负荷能力不足；3）过热器与再热器壁温超温；4）过热器与再热器减温水量大；5）排烟温度高；（2）锅炉辅机存在问题。1）磨煤机出力不足；2）除尘器除灰出力不足；（3）锅炉本体存在问题分析。1）煤质水分增加，推迟着火、降低炉膛温度与炉膛传热、增加烟气量、增加排烟热损失；2）煤灰分与水分增加，降低热值的同时，减小了炉膛理论燃烧温度，从而，降低炉膛辐射传热；3）煤灰熔点低、增加炉膛结焦倾向、减少炉膛有效辐射受热面积，减少炉膛辐射传热，减少锅炉蒸发量，降低锅炉蒸汽出力；（4）锅炉辅机存在问题分析。1）煤质热值下降，造成磨煤机给煤量不能满足高负荷给煤量的需要；2）煤质灰分增加，带来磨煤机磨煤部件的磨损，影响制粉出力；3）煤质水分增加，影响制粉干燥出力；4）煤质灰分增加，超过除尘系统出力，灰排不出去，制约锅炉带负荷能力。

3 煤质影响锅炉出力的三个核心问题

其一，煤水分高、灰分高、热值低，影响制粉出力限制锅炉出力；其二，煤灰熔点低，炉膛结焦减少炉膛辐射受热面积、减少炉膛蒸发量，影响锅炉出力；其三，煤热值低、理论燃烧温度低、改变了设计煤质情况下，锅炉蒸发吸热量与过热及再热吸热量的比例，导致锅炉出力直接下降或者受限于汽温或者壁溫而限制出力。显然，对于第一条需要对制粉系统加以改造；对于上述第二与第三条再作进一步说明。煤热值低与灰熔点低，分别通过减小传热面积与传热温差两方面影响炉膛蒸发吸热，从而影响锅炉出力。

4 改造方案

4.1 改造技术方案

基于上述分析，提出如下改造技术方案：（1）在转弯烟室内增加蒸发受热面，相当于在原有省煤器的上部增加了一段省煤器面积；（2）该受热面布置上可以垂直布置也可以水平布置；（3）需要合理增加的面积通过热力计算（和壁温计算）予以确定。

4.2 改造技术方案的优点

（1）受热面具有较高的传热效率。由于该受热面布置于转弯烟室，那里具有较高的烟气温度，因此受热面具有较高的传热效率；（2）同时降低低过与低再的入口烟温，可减少过热器系统与再热器系统的减温喷水量；（3）同时增加锅炉系统的蒸发吸热量。由于连接在省煤器出口与锅筒之间，因此可以增加蒸发吸热量，即直接增加了一部分锅炉出力。蒸发量的提高也减少了过热蒸汽的超温与过热器壁温的超温；（4）提高锅炉出力与效率。锅炉出力的提高来自两个方面，一方面，因为蒸发量的提高、另一方面，由于减少了减温水的耗量，在同样的减温水量下，锅炉可以带更高的负荷。

效率的提高，一方面，增加了受热面，另一方面，减少了减温水，特别是减少了再热器减温水量，后者对机组效率有敏感影响。

由于该受热面布置于转弯烟室，那里具有较高的烟气温度，因此受热面具有较高的传热效率。传递同样的热量可耗用较少的金属。一方面可增加蒸发吸热量，另一方面可以降低低过与低再进口烟气温度，从而抵消煤质变差时低过与低再出口汽温升高的趋势、有效削减过热器与再热器的减温水量。

该受热面既可以用光管、也可以采用翅片受热面。

另外与单纯割管来控制过热器与再热器壁温与汽温超温的措施相比，后者减少了受热面，势必引起排烟温度的升高而降低锅炉热效率。

4.3 改造方案布置

改造布置方案可以采用两种布置，一种为垂直布置，另一种为水平布置。

5 改造效益与投资回收期

方案一：550万元。按照全年运行5500小时，多发电量1万KW*5500=5500万KWh，按照每度电利润0.1元计算，直接多发电效益为550万元；方案二：1100万元。按照全年运行5500小时，多发电量2万KW*5500=11000万KWh，按照每度电利润0.1元计算，直接多发电效益为1100万元；方案一的投资回收期为一年；方案二的投资回收期为半年；

6 结语

包头第二热电厂1#炉，由于实际燃煤偏离设计煤质引起的带负荷能力不足，经过2010年燃烧器改造，锅炉带负荷能力有了较大的提高，为了进一步提高锅炉带负荷能力，在分析原因基础上，提出增加高压省煤器的改造技术方案。

方案一，在锅炉后烟道上部的转弯烟室，增加960平方米的蒸发受热面，在再热器系统减温水量不变的情况下，提高锅炉出力38t/h，相应机组负荷提高12.2MW，过热器系统减温水量还可以降低5t/h。而主蒸汽与再热蒸汽参数不变。当再热器减温水有余量情况下，锅炉出力还可以进一步提高。

方案二，在锅炉后烟道上部的转弯烟室，增加1500平方米的蒸发受热面，在再热器系统减温水量不变的情况下，提高锅炉出力62t/h，相应机组负荷提高20MW，过热器系统减温水量还可以降低6t/h。而主蒸汽与再热蒸汽参数不变。当再热器减温水有余量情况下，锅炉出力还可以进一步提高。

值得注意的是，两个改造方案分别提高12.2MW与20MW负荷虽然是以75%的额定负荷进行的计算，但重要的是其给出的相对提高负荷的能力也适用于其它负荷情况下。

改造效益两方案分别为550万元/年和1100万元，投资回收期分别为一年和半年。

参考文献：

[1]徐通模，温龙，金定安.锅炉燃烧设备[M].西安：西安交通大学出版社，1992.

[2]徐旭常，毛建雄等.燃烧理论与燃烧设备[M].北京：机械工业出版社，1988.