1 205 t/h锅炉省煤器改造试验研究

张素珍

(中北大学,山西太原 030051)

1 205 t/h锅炉省煤器改造试验研究

张素珍

(中北大学,山西太原 030051)

漳泽电力股份有限公司河津发电分公司2号1 205 t/h锅炉燃用煤质超出了设计和校核煤质,修正计算曲线后,使锅炉的燃烧特性发生了较大的变化,同时,给锅炉机组的安全经济运行带来了一系列问题。在分析上述问题的基础上进行了省煤器改造,从而确定了现有煤质下锅炉的燃烧特性。

省煤器;改造;试验

1 设备概况

漳泽电力股份有限公司河津发电公司2×350 MW燃煤机组配置的锅炉为三菱重工制造的亚临界、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、强制循环汽包型露天锅炉。锅炉采用倒U型布置。二、三级过热器布置炉膛顶部高烟温区,一级再热器为壁式再热器,布置在炉膛上部。二级再热器布置在炉膛折焰角上方,三级再热器置于水平烟道,尾部布置一级过热器和省煤器,汽温特性平坦。省煤器为顺列逆流非沸腾式,由水平蛇形管和垂直悬吊管组成,蛇型管采用φ45mm×4.5mm,螺旋肋片管共330根。空预器为2台三分仓受热面转子转动空预器。

锅炉存在的主要问题是燃煤灰分大,发热量低,省煤器肋片根部磨损严重,从而使锅炉的燃烧特性发生了比较大的变化。

2 实际燃烧和试验煤质与设计煤质

实际燃烧和试验煤质与设计煤质见表1。

表1 实际燃烧和试验煤质与设计煤质表

实际燃烧和试验期间锅炉燃用煤质收到基灰分39.91%～35.95%,远高于设计值30.88%;干燥无灰基挥发分为15.56%～19.29%,远低于设计值21.73%;收到基低位热值平均值为16.63～17.73 MJ/kg,远低于设计值21.754 MJ/kg,总体来说,锅炉实际燃用煤质与设计煤质差别很大。

3 省煤器磨损分析

对省煤器磨损情况试验。

3.1 试验研究表明

磨损速度与烟气速度W3.33成正比,磨损速度与烟气速度不均匀系数成正比K M 1=1.25;磨损速度与飞灰浓度成正比,磨损速度与飞灰浓度平均系数成正比KM2=1.2。

由于实际燃煤灰分高,发热量低,使烟气速度由8m/s提高到8.6m/s,磨损速度增加1.59;使飞灰浓度由17.82%增加到23.66%,磨损增加1.58;两项合计增加2.51。

3.2 螺旋肋片管

当管子直径为φ45 mm时,螺旋间距12.7 mm,肋片叶面与垂直于管轴面形成肋片螺旋角为5.17°,即肋片形成的表面为空间面。当气流通过肋片间时,肋片会引导气流偏转,灰粒由于惯性的作用在肋片附近灰粒会碰在肋片上,形成灰粒对肋片的磨损。在肋片根部由于加工形成的皱折且管子根部气流旋转半径小,会对肋片根部形成严重磨损。

现代电站锅炉技术介绍肋片管的肋片是连续缠绕的,其螺旋角与烟气流向之间的夹角接近8～10°,尽管与最大磨损冲击角30°偏离较多,但在肋片根部的磨损是相对较重的,尤其在肋片较宽,制造过程中缠绕过快,在肋片的内圈由于压缩形成皱折,而烟气流速选择较高时,靠肋片根部的地方容易发生磨损,通过发电厂的螺旋肋片管第一、第二层磨损较重,甚至将肋片磨掉。

螺旋肋片管烟速我国标准在7.14～7.8 m/s,实际运行锅炉大部分在7.5 m/s以下;前苏联标准为5～6.5 m/s;日本燃用优质煤标准为10 m/s。

4 肋片式省煤器磨损特点及其分析

省煤器沿管子周围磨损部位是不对称的,把管子立起来,右旋螺旋肋片管子右边30～70°范围内磨损严重,管壁在0.5mm左右。管子左边肉眼观察不到管子直径变化。右边肋片磨损比左边严重,右边肋片有部分全部磨掉主要原因是由于螺旋肋片旋转肋片形成的曲面是个空间平面。在右旋肋片根部皱折处附近管子磨损最为严重,有明显的规律性,在相同位置处有4个明显的磨损坑和磨穿小孔。在此形成最严重磨损部位是由于气流与管子周围气流旋转,气流沿肋片螺旋倾角向上偏离,在肋片皱折处气流偏转3个因素引起,气流偏转而由于惯性的作用引起的气流与灰粒分离,使灰粒撞在此部位的几率大大增加。

因此,形成肋片管磨损的不对称和在皱折处理附近管子形成最严重磨损是由于下述3个因素:螺旋肋片的旋转;螺旋肋片旋转形成的肋片表面是一个底部向上的空间曲面 (管子立起来观察);肋片在加工过程形成的皱折。这些因素都是螺旋肋片结构及制造特点所决定的,是不可能消除的。

5 锅炉省煤器热力计算

5.1 与制造厂热力计算比较

按前苏联1973年热力计算标准计算:燃料元素分析收到基炭 Car=54.44%,收到基氢H ar=2.96%,收到基氧Oar=4.47%,收到基氮Nar=0.96%,收到基硫St.ar=0.55%,收到基灰分A ar=30.88%,全水分M t=5.74%,收到基低位发热量Qnet.ar=21.754M J/kg。

炉膛出口过量空气系数为1.235,炉膛漏风系数为0.05,空预器漏风系数为0.07。计算结果见表2。

表2 设计省煤器热力计算结果表

计算结果表明:省煤器入口烟温为484℃,高于设计值412℃,差值为72℃。煤器出口水温为326℃,高于设计值312℃,差值为14℃。省煤器烟速为8.5 m,高于设计值8m,差值0.5m/s,省煤器烟温降计算值为120.5℃,设计值为63℃,设计值是计算值的52%。省煤器水温升计算值为34℃,设计值为20℃,误差41%。

5.2 与试验值比较

按前苏联1973年热力计算标准计算,燃料元素分析收到基炭 Car=56.23%,收到基氢 Har=2.98%,收到基氧 Oar=3.87%,收到基氮 Nar=0.82%,收到基硫St.ar=0.58%,收到基灰分 A ar=30.22%,全水分M t=5.3%,收到基低位发热量Q net.ar=21.059 M J/kg。

炉膛出口过量空气系数为1.257,空预器漏风系数为0.116(与试验值相同)。计算结果见表3。

表3 省煤器试验热力计算结果表

计算结果表明:低过传热系数已调大,低过出口蒸汽温度看已超过试验值,低过出口烟温高于试验值15℃;省煤器传热系数已调大,省煤器出口烟温试验值比计算值低17.4℃。初步判定试验值低于实际值。省煤器烟温降差值为2.7℃,误差为2%。省煤器水温差5.8℃,误差为12.5%,并且计算值喷水量比试验值大。初步判定试验值热水温度高于实际值。

6 2号炉改造方案确定

6.1 改造方案的结构尺寸

改造方案的结构尺寸见表4。

表4 省煤器改造方案的结构尺寸表

6.2 改造方案的热力计算

改造方案的热力计算见表5。

表5 省煤器改造效果热力计算表

7 省煤器特性试验

省煤器改造前后特性试验分别在350MW、 285MW和220MW负荷下进行,试验结果见表6。

表6 省煤器特性试验表

试验结果表明:省煤器改造后,在350 MW负荷下水温提高1.1℃,主汽减温水量减小45.4 t/h;在285MW负荷下提高1.4℃,主汽减温水量减小 84.4 t/h;在 220 MW 负荷下提高4.1℃,主汽减温水量减小66 t/h。

8 对省煤器改造效果的评价

评价项目及数值见表7。

表7 省煤器改造效果评价表

省煤器改造后,在350 MW负荷下,煤耗下降1.05 g/(kW·h);在285 MW负荷下,煤耗下降0.87 g/(kW·h);,在220 MW负荷下,煤耗下降1.18 g/(kW·h)。

9 省煤器改造后的试验结论

a)在350MW负荷下煤耗下降1.05 g/(kW·h),修正后排烟温度下降8.34℃,主汽减温水量降低45.4 t/h,锅炉热效率提高了0.3%,空气预热器漏风率降低了0.3%。

b)在285MW负荷下煤耗下降0.87 g/(kW·h),修正后排烟温度下降8.77℃,主汽减温水量降低84.4 t/h,锅炉热效率提高了0.24%,空气预热器漏风率降低了1.14%。

c)在220MW负荷下煤耗下降1.18 g/(kW·h),修正后排烟温度下降5.81℃,主汽减温水量降低66.0 t/h;锅炉热效率提高了0.32%,空气预热器漏风率降低了0.39%[1]。

[1] 郭建军.河津发电分公司2号1 205 t/h锅炉省煤器改造前后燃烧特性试验研究技术报告 [R].2009-6。55-01.太原:山西电力科学研究院,2009:1-20.

A Test Study of the Econom izer Modification for 1 205 t/h Boiler

ZHANG Su-zhen
(North University Of China,Taiyuan,Shanxi 030051,China)

Due to the great deviation of the fuel from the designed and checked fuel correction curve,the combustion characteristics of the#2 1 205 t/h boiler in Zhangze Power com pany(Hejin branch)w as changed toomuch.It broughtmany safe and economic operation prob lems to the boiler units.On the base of analysis o f the above prob lems,themodification of the econom izer was carried out and the combustion characteristics of the boiler w eremade clear w hen using the current fuel.

economizer;modification;test

TK 723.3+3

A

1671-0320(2010)03-0044-03

2009-11-24,

2010-04-28

张素珍 (1973-),女,山西晋中人,1996年毕业于太原理工大学机械制造专业 ,高级工程师,从事机械研究工作。