1、1175t/h鍋爐過熱器欠溫、再熱器超溫分析及改造劉進，丁士發（上海發電設備成套設計研究院，上海 200240）摘要：國華三河發電有限責任公司2號爐設計煤種為晉北煙煤，正式生產采用神華摻燒煤。由于過熱器受熱面不足，過熱器汽溫偏低，燃燒器只能向上擺動，造成爐膛出口殘余旋轉增大，煙氣流量、煙溫和汽溫偏差增大，再熱器金屬溫度易超溫，加大了再熱器減溫水量。文中結合鍋爐過熱器欠溫和再熱器超溫的現狀進行分析，提出了解決方案。現場改造效果表明：實施屏式過熱器向下加長1m；低溫過熱器加一圈立式管等措施，有效解決了2號爐過熱器欠溫和再熱器超溫的問題。關鍵詞： 鍋爐；過熱器；再熱器；欠溫；超溫；改造Analysi

2、s And Retrofit of Superheater Oweheating and ReheaterOverheating in 1175t/h Boiler Liu Jin,Ding Shi-fa(Shanghai Power Equipment Research Institute,Shanghai 200240,China)Abstract: Guohua Sanhe Power Generation Co., Ltd. No. 2 furnace design of coal for the Shanxi Province, the official production usi

3、ng mixed Shenhua coal. As the lack of superheater heating surface, superheater steam temperature is low, the burner can only be upward swing,resulting in increased residual rotation furnace outlet,the flue gas flow, the flue gas temperature and steam temperature deviations are increased, reheater me

4、tal temperature easily over-temperature, increased reduce temperature water. Combination of text superheater due to temperature and reheater overtemperature analysis of the status, proposed solutions. Scene reconstruction results show that: the implementation of the platen superheater downward exten

5、ded 1m; low temperature superheater tubes and other measures to increase vertical circle, an effective solution to the No. 2 boiler superheater due to temperature and reheater overtemperature problems.Key Words: boiler；superheater；reheater；owetemperature；overtemperature；retrofit三河電廠2號鍋爐是三菱350MW IX亞臨

6、界強制循環鍋爐，額定蒸發量為1175t/h，主、再熱蒸汽溫度541/541、壓力17.26/4.24MPa。鍋爐采用固態排渣、平衡通風、直吹式制粉系統，每臺爐配備四臺雙進雙出鋼球磨煤機。該鍋爐燃燒器布置于爐膛四角，切圓燃燒，整組燃燒器為一、二次風間隔布置，頂部布置了AA分段風，燃燒器整組擺動。過熱器通過兩級噴水減溫調節；再熱器出口汽溫通過燃燒器擺角調節，并設置事故噴水減溫器，2號爐受熱面布置示意圖如圖1所示。2號爐于2000年4月投入商業運行，性能試驗采用設計煤種晉北煙煤，調試和正式生產均采用神華摻燒煤（神華準葛爾摻燒比例7：3）。表1列出設計煤種和運行煤種的煤質資料。鍋爐自投運以來經常發生過

7、熱器欠溫、再熱器超溫以及排煙溫度高等問題。而過熱器欠溫，再熱器超溫增加大量的事故噴水，排煙溫度升高等均降低了鍋爐效率，使得煤耗增大，大大降低了鍋爐運行的經濟性。圖1 2號爐受熱面布置示意圖表1 設計煤種和運行煤種煤質分析煤質項目符 號單 位設計煤種神華準葛爾摻燒比例7：3（運行煤種）碳Car58.5662.31氫Har3.363.59氧Oar7.2810.05氮Nar0.790.86硫St,ar0.630.42灰分Aar19.778.87水分Mar9.6113.91揮發分Var22.8228.53低位發熱量Qnet,arkJ/kg2244123513水分(空氣干燥基)Mad2.858.56揮發

8、分(無灰干燥)Vdaf32.3136.97固定碳FCar47.848.691改造前情況2號機組性能試驗采用設計煤種晉北煙煤，調試和正式生產均采用神華摻燒煤（神華準葛爾摻燒比例7：3），過熱汽溫偏低。由于神華煤與設計煤種特性有一定差異，改燒神華煤后，機組性能指標與設計值差異很大。表2列出部分性能參數的運行參數與設計參數的比較。表2 鍋爐運行參數與設計值比較項目單位設計值運行參數100%ECR75%ECR100%ECR75%ECR主汽流量t/h1052.3777.51044777再熱汽流量t/h850.7638.7841639省煤器入口流量t/h978.8680.61044777過熱器噴水t/h7

9、3.596.900再熱器噴水t/h0.00.05322省煤器入口壓力MPa18.4917.0418.817.3汽包壓力MPa18.0616.7317.816.7過熱器壓力MPa17.1216.2216.315.9再熱器入口壓力MPa3.812.834.23.0再熱器出口壓力MPa3.652.713.92.8過熱器出口溫度541541530.0535.1省煤器出口溫度322314327.5319.0省煤器入口溫度275256280261再熱器出口溫度541541540541再熱器入口溫度327313334316空預器入口煙溫347327388.5377空預器出口煙溫116109161.0143省

10、煤器出口氧量%3.54.93.03.8鍋爐效率%94.0994.1192.8492.56從表2可以看出，改燒神華煤后，在相同機組負荷或主蒸汽流量下，機組性能指標與設計值差別主要體現在以下幾個方面：1、主汽溫度低，高負荷時主汽溫度低于530；2、由于再熱器超溫，再熱器減溫水量在滿負荷時為53t/h，遠遠大于設計值0t/h。3、實際運行中，排煙溫度大于設計值。2 過熱器欠溫、再熱器超溫原因分析2.1主汽溫度低原因分析主汽溫度低，高負荷時主汽溫度低于530，主要是由于過熱器受熱面設計不足。從鍋爐的100%ECR負荷性能試驗中就可以明顯看出，在燃用設計煤種時，雖然過熱汽溫能達到設計值，但過熱器減溫水量

11、為0，與設計指標73.5t/h相差甚遠，使鍋爐的過熱汽溫調節能力弱化。因此鍋爐即使在燃用設計煤種時，仍存在過熱器汽溫沒有達到設計目標問題。該鍋爐的布置特點很突出，即沒有典型意義的對流式高溫過熱器受熱面，這種布置的突出之處是屏式過熱器和后屏過熱器的煙溫水平大幅提高，對煤種的一般意義結焦傾向要求更高。加上神華煤具有高發熱量、中高揮發分、低灰分、低硫的特點，而其灰熔點較低且灰分中含高鈣、高鐵、高堿金屬氧化物，容易導致受熱面沾污加重，影響傳熱，所以在改燃神華煤后，由于屏式過熱器、后屏過熱器等爐膛出口處的受熱面積灰、表面沾污加重，導致傳熱能力下降，過熱器吸熱量不足。2.2高溫再熱器超溫原因分析受制于主汽

12、溫度達不到的問題，燃燒器只能向上擺動。滿負荷時，燃燒器上擺角度約18o，造成爐膛出口殘余旋轉增大，煙氣流量、煙溫和汽溫偏差增大，再熱器金屬溫度易超溫。三級再熱器安裝在爐膛出口，是第一個純對流受熱面。進口煙氣溫度的升高，意味著再熱器工作條件惡化，一方面對流換熱溫差增加；另一方面因煙氣溫度高導致煙氣流速加大，導致換熱系數增加。雖然再熱器也有沾污的影響，但綜合考慮到由于再熱汽的壓力小，換熱量的增加對于再熱器影響遠大于對于過熱汽的影響，即再熱器的熱敏感性強于過熱器，因此很容易導致局部超溫問題出現。為照顧過熱器汽溫，燃燒器擺角一直處于較高的水平，運行中再熱器出現整體和局部都超溫現象，須大量投入再熱器減溫

13、水。再熱器減溫水滿負荷為一般30t/h以上，甚至經常達到52t/h及以上，但設計要求為0t/h，對鍋爐機組經濟性影響很大。2.3排煙溫度高原因分析2號爐排煙溫度高的主要原因有以下幾個方面：一、屏區受熱面結渣和尾部受熱面積灰嚴重，導致傳熱效果受到影響是排煙溫度高的主要原因。二、爐膛出口溫度高，影響排煙溫度20。主要原因是燃燒器上擺，火焰中心上移。三、由于煤揮發份高，易造成制粉系統自燃、爆炸，因此將磨煤機出口溫度由設計的85降至67，導致經空預器的熱一次風減少，對空預器冷卻量減少。3改進措施3.1改造思路針對三河電廠2號鍋爐存在的主要問題：過熱器欠溫、再熱器超溫、排煙溫度偏高及燃燒器擺角向上擺動過

14、大，燃燒器可調性較差等。通過收集2號鍋爐各工況下運行參數，煤質資料及設計參數，完成了鍋爐各工況下熱力校核計算，并提出了相對合理的改造方案。燃燒器擺動角度對爐膛出口溫度有一定的影響，但對于不同的爐型，不同的燃料及運行情況，燃燒器擺角大小影響爐膛出口溫度，進而影響過熱器吸熱。通過對三河電廠2號爐燃燒器擺角試驗數據分析，以計算和試驗相結合的方法，對燃燒器擺動角度對鍋爐運行參數的影響，及如何通過增加過熱器面積來提高主蒸汽溫度等問題進行了研究。由于燃燒器角度向下擺動后，爐膛出口溫度降低，再熱器吸熱能力會降低，從而減少再熱器噴水量。本著達到主蒸汽溫度，減少再熱器噴水量，燃燒器擺角可調為總的目標。改造思路體

15、現在如下兩個方面：1）降低爐膛出口溫度，減少2級過熱器和3級過熱器結渣或污染趨勢。2）增加過熱器受熱面，改變蒸發吸熱量和過熱吸熱量的比例關系。3.2改造方案屏式（分隔屏過熱器及后屏過熱器）過熱器向下加長1m，增加受熱面積225m2；低溫過熱器加一圈立式管，管徑增大，原立式低溫過熱器管徑加大，由50.8x6.4更換為60x6.5，并將55排8根套變為與水平低溫段一樣的110排4根套，加一圈的管子外徑規格為60x6.5，受熱面增加1630 m2，如圖2所示。圖2 改造后示意圖4改造后效果 改造后，2號機帶100%、80%、50%負荷，燒神華煤：準格爾煤7：3；神華煤：準格爾煤5：5兩種比例煤混燒的

16、情況下與改造前運行參數進行比較，如表3、表4、表5所示。改造后，機組帶350MW負荷，燒兩種比例煤，過熱蒸汽溫度均能到達設計值，改變了以往過熱蒸汽溫度偏低的狀況，再熱減溫水量由53t/h減小為0t/h，鍋爐風溫修正后排煙溫度（表盤）降低14.3，鍋爐風溫修正后排煙溫度（實測）降低15.6。機組帶280MW負荷，燒兩種比例煤，過熱蒸汽溫度均能到達設計值，改變了以往過熱蒸汽溫度偏低的狀況。燒神華煤：準格爾煤7：3，過熱蒸汽溫度提高6，再熱蒸汽溫度提高4，再熱減溫水量由22t/h減小為0t/h，同燒神華煤：準格爾煤7：3煤種，鍋爐風溫修正后排煙溫度（表盤）降低16.4。改造后燒神華煤：準格爾煤5：5

17、煤種，鍋爐風溫修正后排煙溫度（表盤）降低1.9。機組帶180MW負荷，燒兩種比例煤，過熱蒸汽溫度均能到達設計值，改變了以往過熱蒸汽溫度偏低的狀況。燒神華煤：準格爾煤7：3，過熱蒸汽溫度提高9，再熱蒸汽溫度提高10，再熱減溫水量均沒有， 改造后，機組帶180MW負荷，同燒神華煤：準格爾煤7：3煤種，鍋爐風溫修正后排煙溫度（表盤）降低16.2，燒神華煤：準格爾煤5：5煤種，鍋爐風溫修正后排煙溫度（表盤）降低13.8。表3 機組帶100%負荷改造前后運行參數比較序號項目單位改造前350MW（神華煤：準煤7：3）改造后350MW（神華煤：準煤7：3）改造后350MW（神華煤：準煤5：5）1設計空預器入

18、口二次風溫1414142空預器入口二次風溫3505.857.743空預器入口煙溫411.5369.0364.74排煙溫度（表盤）165.6132.3132.25排煙溫度（實測）163129.3130.36風溫修正后排煙溫度（表盤）151.9137.6136.37風溫修正后排煙溫度（實測）149.1133.5134.48過熱蒸汽溫度532.5541.1540.99過熱減溫水總量t/h0354910再熱蒸汽溫度539.5540.1540.311再熱減溫水總量t/h5300 表4 機組帶80%負荷改造前后運行參數比較序號項目單位改造前280MW（神華煤：準煤7：3）改造后280MW（神華煤：準煤7：

19、3）改造后280MW（神華煤：準煤5：5）1設計空預器入口二次風溫1414142空預器入口二次風溫31.19.17.43空預器入口煙溫384.4345344.44排煙溫度（表盤）150.5119.5133.25排煙溫度（實測）/114.9128.96風溫修正后排煙溫度（表盤）139.2122.8137.37風溫修正后排煙溫度（實測）/118.3133.18過熱蒸汽溫度534.97540.98540.489過熱減溫水總量t/h0496810再熱蒸汽溫度536.6540.7540.911再熱減溫水總量t/h2200表5 機組帶50%負荷改造前后運行參數比較序號項目單位改造前170MW（神華煤：準煤7：3）改造后170MW（神華煤：準煤7：3）改造后170MW（