300MW循环流化床锅炉主再热蒸汽温度低分析研究

300MW循环流化床锅炉主再热蒸汽温度低分析研究

张生胜

（山西昱光发电有限责任公司山西朔州036900）

摘要：山西昱光电厂2台300MWCFB锅炉，是上锅自主研发1065t单布风板、绝热旋风分离器的循环流化床锅炉，两台锅炉分别于2012年4月8日、5月4日投入商业运行，存在的主要问题是负荷在250MW以上汽温便达不到额定值，负荷越高偏差越大，当负荷在270MW以上时，主再热蒸汽温度偏低20~30℃，严重影响机组的安全经济运行。

关键词：300MWCFB锅炉；受热面；主再热汽温

一、锅炉运行情况及改造目标

1、运行情况分析

本工程锅炉自投运以来，存在的最主要问题就是锅炉主蒸汽温度和再热蒸汽温度在机组出力大于250MW时，锅炉主蒸汽出口温度和再热蒸汽出口温度与设计值存在较大偏差。例如在锅炉出力达到1070t/h，炉膛床温约为928℃，分离器出口烟气温度约为917℃，主蒸汽出口温度约为510℃，再热蒸汽出口温度约为503℃（再热器进口温度约为300℃），与原设计值相比主蒸汽出口温度低了约31℃，再热蒸汽出口温度低了约38℃（再热蒸汽进口与设计值相比低了约32℃），床温高了约30℃，空气预热器出口烟气温度高了约20℃。

从锅炉烟气侧的运行情况看，锅炉中部悬浮段压差较高，造成了锅炉蒸发受热面增大，使锅炉蒸发吸热与过热器吸热量之间的比例失调，造成过热蒸汽出口温度过低。本工程锅炉炉膛结构尺寸与广东云浮300MWCFB锅炉较为接近，图1为本工程与广东云浮项目炉膛中部悬浮段差压随负荷变化的曲线。从图1可以看出炉膛中部悬浮段压差本工程要比云浮项目在超过260MW负荷时要超出0.1mbar/m,在高负荷阶段，相应的炉膛对流换热系数增加约10W/(m2•K)，这也与锅炉运行蒸发吸热量相匹配。

从锅炉工质侧的运行情况看，低温过热器（包括包复过热器）、中温屏式过热器、高温屏式过热器的焓增分别为：419kj/kg、216kj/kg、210kj/kg，原设计值低温过热器（包括包复过热器）、中温屏式过热器、高温屏式过热器的焓增分别为：444kj/kg、260kj/kg、226kj/kg，与原设计值相比炉内屏式过热器的焓增明显小，这是造成锅炉主蒸汽温度偏低的主要原因；再热器的焓增约为481kj/kg,原设计值1065t/h蒸发量时，再热器焓增约为494kj/kg，与原设计值相比锅炉再热器焓增偏差不大，再热器出口蒸汽温度过低是由于再热蒸汽进口温度过低造成的，而这也是与锅炉主蒸汽温度过低息息相关的。

因此我公司分析认为引起锅炉主蒸汽、再热蒸汽温度偏低的主要原因在于锅炉蒸发受热面吸热过多，造成蒸发吸热量与过热器吸热量不匹配，造成过热器出口蒸汽温度过低，同时进一步使再热器进口温度过低，造成再热器的温度偏低。2、加装防磨梁情况

防磨梁的主要原理在于通过破坏炉膛的边壁流，降低边壁流的速度，以减轻磨损。而边壁流对流化床锅炉炉膛对流换热有着直接的影响。防磨梁供加装8层，总共需要敷设面积71㎡。我方计算认为如果单纯的增加防磨梁会使炉膛床温增加35~55℃左右，过热蒸汽和再热蒸汽的温度会上升10℃左右，床温会超过950℃。

3、改造方向和预期

从目前实际情况看，炉膛下部床温约为928℃，如果单纯的通过减少炉内蒸发受热面的方式纠正蒸发吸热量与过热器吸热量的不匹配，空间有限。目前电厂根据目前锅炉磨损情况，提出增加炉内防磨梁防止炉内磨损，我公司建议增加炉内过热屏的高度以增加过热器吸热量，提高锅炉主蒸汽和再热蒸汽的温度，提高机组运行经济性。

主要预期指标如下：

床温≤930℃（VWO工况）

主蒸汽出口温度在（TRL工况）达到541℃（+5，-10)

再热蒸汽出口温度在（TRL工况）达到541℃（+5，-10)

二、锅炉改造方案及内容

解决方案

经我公司与锅炉厂设计部门多次商讨解决方案，从目前实际情况看，炉膛上部床温最高值约为928℃，如果单纯的通过减少炉内蒸发受热面的方式纠正蒸发吸热量与过热器吸热量的不匹配，空间有限，综合考虑各种因素，最终确定炉内增加防磨梁，同时增加炉内中过屏高度。

1）锅炉水冷壁增加防磨梁，遮盖水冷受热面积71m2

防磨梁的主要原理在于通过破坏炉膛的边壁流，降低边壁流的速度，以减轻磨损。而边壁流对流化床锅炉炉膛对流换热有着直接的影响。防磨梁共加装8层，总共需要敷设面积71㎡。

如果单纯的增加防磨梁会使炉膛床温增加35~55℃左右，过热蒸汽和再热蒸汽的温度会上升10℃左右，床温会超过950℃。

2）中过受热面加长5.575m，增加中过受热面积334m2

经初步计算，将炉内的中温过热屏向下拉长约5.7m,即增加炉膛中温屏式过热器增加334㎡，过热器出口蒸汽温度将上升20℃~30℃，满足设计要求；床温升高约10℃；喷水量基本不变。

锅炉受热面结构变化如下表所示：

2、具体的改造措施

1）中温屏式过热器

拉长中温屏式过热器的高度，屏间距，受热面管子规格均不变。改造后中温屏式过热器与水冷屏高度一致。需要将原炉膛前墙的中温屏式过热器弯管位置下移5.575m。

2）壁温计算

中温屏式过热器管子规格为φ51×6.5，材质为12Cr1MoVG，根据GB5310规定，12Cr1MoVG的最高使用温度为580℃。中温屏式过热器拉长后，中温屏式过热器出口蒸汽温度约为~470℃，管子最高壁温518℃，完全能够满足使用要求。

3）过热器阻力

中温屏式过热器拉长后，过热器阻力相比原来需要增加阻力0.06Mpa。

增加炉内过热屏的高度以增加过热器吸热量，提高锅炉主蒸汽和再热蒸汽的温度，同时平衡加装防磨梁升高的床温，使床温控制在一定值。

3.总结语

#1炉改造后运行情况：

1）负荷在280MW以下时，主、再热汽温完全可以达到额定值。负荷大于280MW时，主、再热汽温仍然低于额定值10℃—20℃，负荷越高偏差越大。

2）床温与预期效果相符，与设计值相比增长10℃—15℃。

3）随着床温的上升，NOx等排放指标无明显变化。

参考文献

[1]昱光发电有限责任公司.300MW机组锅炉运行规程,2014.

[2]昱光发电有限责任公司.设备运行异常分析及防范措施,2014.

[3]姜继伟,循环流化床锅炉故障诊断专家系统研究,中国石油大学,2013.12.