吳寶新

摘 要：分析了電廠鍋爐再熱汽溫偏低的影響因素，提出了的減少三級過熱器受熱面積、減少二級過熱器受熱面積、增加一級再熱器受熱面積的受熱面改進方案，安全性良好，并提高了全廠熱效率，降低了發(fā)電煤耗率。

關鍵詞：電廠鍋爐；再熱氣溫偏低；影響因素

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.057

0 引言

如何提高燃煤機組的熱效率及控制產(chǎn)物NOx、SOx和CO2的排放量己成為電力行業(yè)的重大研究課題，實踐證明超（超）臨界技術是當前火電應對這一問題最現(xiàn)實、經(jīng)濟和有效的技術。A電廠鍋爐機組自投運以來一直存在再熱汽溫偏低問題。本文以之為對象，并結合實際情況分析再熱汽溫偏低原因，提出合理的改造方案，為電廠鍋爐系統(tǒng)改進提供一個參考。

1 電廠鍋爐存在問題及原因

A電廠2×1000MW超超臨界塔式鍋爐自移交生產(chǎn)后再熱汽溫一直較設計值（603℃）偏低，負荷率在75%的情況下再熱汽溫只有570℃-580℃。通過對該電廠鍋爐運行情況進行了摸底試驗，提出可能造成該廠再熱汽溫偏低的四個因素，分別為煤質偏差、燃燒偏差、汽機側影響以及爐膛設計。

2 電廠鍋爐再熱汽溫偏低的影響因素

2.1 煤質對再熱汽溫的影響

實際運行煤質與設計煤質在碳含量、灰分、水分及發(fā)熱量等方面存在差異，煤質成分的偏差可能是造成再熱汽溫偏低的原因；另外由于摻燒的石炭煤灰熔點高，使得實際燃煤的結渣性弱于設計煤種，降低了爐膛等輻射受熱面的玷污程度。也就是說，設計時預計燃煤具有強結渣性，會對爐膛、一級過熱器、三級過熱器造成較多玷污，但實際情況并非如此，這使得上述受熱面的吸熱量大于設計工況，從而降低了流經(jīng)布置在后面的二級再熱器的煙氣溫度，減少了再熱器吸熱量。因此，燃煤結渣性的改變也可能影響再熱汽溫。

2.2 燃燒偏差造成的再熱噴水對再熱汽溫的影響

摸底試驗中發(fā)現(xiàn)，用于消旋的SOFA擺角出現(xiàn)卡死情況，無法對燃燒中產(chǎn)生的旋轉動量給予有效消旋，造成燃燒側內外偏差；另外從試驗工況看，始終是右側二級再熱器前需要噴水，燃燒器擺角不同出現(xiàn)的偏差量也不同，因此很可能是燃燒器四角擺動或四角風量不一致導致爐內火焰向右偏斜，造成燃燒側左右偏差。燃燒側內外偏差與左右偏差共同作用使得右側二級再熱器吸熱量偏大較多，造成了即使在再熱器出口尚處欠溫情況下的噴水現(xiàn)象。

2.3 汽輪機高壓缸排氣溫度對再熱汽溫的影響

考慮到海水冷卻塔夏季工況會影響機組出力，設計時將高壓缸葉片尺寸放大，這造成絕大多數(shù)情況下主蒸汽在高壓缸內焓降增大，使得排汽溫度降低，即一級再熱器進口蒸汽溫度降低。

2.4 爐膛截面積對再熱汽溫的影響

A電廠與B電廠雖然同為1000MW超超臨界機組，溫度壓力接近，參數(shù)相當，但由于燃用煤種的差異，前者在設計時選擇了更大的爐膛以減輕燃煤的結渣玷污問題，具體是爐膛截面在B電廠的基礎上增加了75m2。較大的爐膛截面有效降低了爐膛的結渣風險，但也增加了煤質偏離設計后適應性差的風險。由于塔式鍋爐所有受熱面均布置在燃燒室上部，過大的爐膛截面設計使經(jīng)過受熱面的煙氣流速較低，影響了換熱效率。

A電廠塔式鍋爐按設計煤種選定的邊長23.16米的爐膛截面理論上是沒問題的，但由于實際運行煤種的偏差，原本的爐膛截面就可能偏大。通過熱力計算結果可以看出，其他條件不變的情況下，隨著爐膛截面積的增大，爐膛出口煙溫逐漸降低，分離器中工質溫度逐漸上升，原因是爐膛截面積增大，即容積的增大使得煙氣在爐內放熱量增加，水冷壁吸收了更多熱量，造成爐膛出口煙溫下降，水冷壁工質溫升提高。

3 電廠鍋爐再熱汽溫偏低的改進對策

A電廠超超臨界塔式鍋爐再熱汽溫偏低是多種因素共同作用的結果，目前雖無法更改爐膛結構，但可以通過改變爐膛上方某些受熱面的大小，輔以燃燒調整、吹灰等方式有效改善再熱汽溫，使運行工況達到設計要求。

方案1：減少三級過熱器受熱面積。三級過熱器布置于二級再熱器入口，減少前者受熱面積以減少其吸熱量可使進入二級再熱器的煙溫得到提高，從而增大二級再熱器的換熱溫壓，在不改變再熱器受熱面積的情況下增加二級再熱器吸熱量，從而提高再熱蒸汽出口溫度。三級過熱器受熱面積的減少會降低其出口汽溫，由于是直流鍋爐，過熱汽溫可以通過煤水比調節(jié)，即通過增加燃料量提高爐膛輻射放熱量，使水冷壁工質溫升增加。出于受熱面安全性考慮，分離器工質溫度不能過高，因此僅可適當減少三級過熱器受熱面積。

方案2：減少二級過熱器受熱面積。二級過熱器布置于一級再熱器入口，減少前者受熱面積以減少其吸熱量可使進入一級再熱器的煙溫得到提高，從而增大一級再熱器的換熱溫壓，在不改變再熱器受熱面積的情況下增加一級再熱器吸熱量，從而提高再熱蒸汽出口溫度。二級過熱器受熱面積的減少會降低其出口汽溫，同樣可以通過增大煤水比，提高水冷壁工質溫升?？紤]到安全性，僅可適當減少二級過熱器受熱面積。

方案3：增加一級再熱器受熱面積。再熱器受熱面積的增加顯然可以直接提高再熱汽溫，由于二級再熱器在設計時沒有預留增加受熱面的空間，而一級再熱器留有一定空間可用于增加受熱面積。補齊預留區(qū)域，可增加約17%的受熱面積，從而較大地提高其吸熱量。

其中方案3，即增加一級再熱器受熱面積效果較為顯著，可將再熱汽溫提高。鍋爐總受熱面減少的方案使得排煙溫度升高，則鍋爐效率下降，反之排煙溫度下降，鍋爐效率升高；隨著再熱汽溫的提升，全廠效率逐漸提高，發(fā)電標準煤耗率逐漸下降。改造后鍋爐受熱面積增大，排煙溫度降低，鍋爐效率升高；再熱汽溫的提高使得熱力循環(huán)溫差增大，機組效率提高。

4 結語

電廠鍋爐再熱汽溫偏低的原因有：煤質變化使得灰分、水分、結焦性改變；汽輪機高壓缸排汽溫度降低使得再熱器入口汽溫偏低：燃燒偏差造成再熱器減溫水動作；爐膛截面積設計偏差等。通過提出的減少三級過熱器受熱面積、減少二級過熱器受熱面積、增加一級再熱器受熱面積的受熱面改進方案，安全性良好，并提高了全廠熱效率，降低了發(fā)電煤耗率。

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