铁合金余热锅炉蒸发器改造及性能评价

刘成荣，李文举，薛亮

(南京凯盛开能环保能源有限公司，江苏南京210000)

铁合金余热锅炉蒸发器改造及性能评价

刘成荣，李文举，薛亮

(南京凯盛开能环保能源有限公司，江苏南京210000)

通过对某铁合金余热电站锅炉蒸发器的改造，得出一、二级蒸发器增加强制循环泵后锅炉余热利用率提高10%的结论。介绍了对改造前后运行记录数据的分析，提出了在缺失蒸汽流量测点和烟气流量测点的条件下评价锅炉换热性能的方法。

余热锅炉;改造;强制循环泵;评价指标

1 引言

内蒙古某铁合金企业配套的9 MW余热电站，该电站配置3台余热锅炉，由于铁合金企业改造电炉后提高了电炉容量，引起余热锅炉烟气温度过高，导致蒸发器变形并逐渐严重。针对此问题，提出增加强制循环泵改善换热效果，减缓蒸发器变形。由于锅炉运行多年，蒸汽流量和烟气流量测点的缺失给改造完后的余热锅炉的性能评价工作带来困难，本文提出针对目前条件的评价处理方法及结论。

2 改造内容

余热锅炉设计参数如下：

额定蒸发量：18.0 t/h

额定蒸汽压力:1.25 MPa

额定蒸汽温度:320℃

进口烟气量:240000 m3/h

进口烟气温度:340℃

计算排烟温度:170℃

给水温度:38℃

改造蒸发器技术方案的选取在此不赘述。改造内容如下：

(1)加强制循环泵（型号SCP100-100-200），改造其下降管、上升管管路，并配旁路阀门。另配有冷却水泵及散热器。

(2)割除一级蒸发器最下面2排管子，并将二级蒸发器与一级蒸发器受热面44片管子直接相连，割除二级蒸发器出口集箱和一级蒸发器的进口集箱。

(3)水泵电控部分接线和所有管路阀门的保温。

3 效果分析

3.1 改造前后数据

调取了1#锅炉改造前一周的运行记录（只截取了部分数据）。调取了1#锅炉改造后一周的运行记录，见表1。

3.2 数据说明

由于1#锅炉运行多年，蒸汽流量测点和烟气流量测点缺失。

为客观评价此次改造的效果，选取合理的评价指标至关重要。由于缺少蒸汽流量测点，按照现有的指标如排烟温度、锅炉利用烟气温差、发电量等都难以综合评价1#锅炉性能的变化。因为同样的锅炉受热面，烟气量影响排烟温度和锅炉利用烟气温差，所以单独的排烟温度和锅炉利用烟气温差等指标不能评价锅炉的换热性能。

表1 改造前后锅炉运行数据

忽略省煤器给水水温波动的影响（实际水温波动53±1℃），现将数据做折算处理，由于锅炉烟气量和烟气进出口压差的平方根成正比，利用锅炉前后压力测点数据估算出烟气流量。

由前期参数可推导出烟气流量计算公式：

其中ΔP为锅炉进出口烟气压差，单位Pa；

Q为烟气流量，单位万m3/h。

由于烟气成分跟空气接近，在分析中假设烟气定压比热为定值Cp=1.004 kJ/(kg·K),密度ρ=1.3 kg/ m3。并以0℃为基点，计算烟气焓值，并计算锅炉余热利用率。用锅炉余热利用率（锅炉吸热量/入口烟气热量）来评价锅炉改造前后的换热效果，综合考虑了烟气量、排烟温度、锅炉利用烟气温差、烟气量估算误差等对锅炉出力的影响，较为客观。烟气量、锅炉余热利用率等数据汇总入表1。

由于锅炉运行受电炉生产影响，电炉负荷大幅波动影响锅炉出力。对样本的处理上，本次分析剔除了进口烟温小于340℃的样本。为分析锅炉在高温状态时的运行情况，将入口烟温450℃以上的高温样本取出单独分析。

3.3 数据分析

①取所有样本（进口烟温340℃以上），对比改造前后平均进、排烟温度、锅炉利用平均烟气温差、锅炉吸热量、锅炉余热利用率等，样本数据见表2。

表2 进口烟温340℃以上样本

②取高温样本（进口烟温450℃以上），对比改造前后平均进、排烟温度、锅炉利用平均烟气温差、锅炉吸热量、锅炉余热利用率等，样本数据见表3，改造前后高温样本-余热利用率对比见图1。

表3 进口烟温450℃以上样本

图1 改造前后高温样本——余热利用率对比

4 性能评价结论

①对所有样本，锅炉余热利用率由改造前的48.11%提高至改造后的53.1%，预计对应发电量提高10.39%；

改造后烟气量减少7.74%，但吸热量增加0.54%。

②对高温样本，锅炉余热利用率由改造前的48.61%提高至改造后的53.92%，预计对应发电量提高10.93%；

改造前后烟气进口温度几乎一样，改造后烟气量减少5.43%，但吸热量增加4.85%。

③由以上结论可知，改造后锅炉的换热能力增强，余热利用率提高10%以上。

[1]宋兴刚.余热锅炉节能技术改造应用[J].价值工程，2010，6：76

[2]张永照.锅炉手册[M].北京：机械工业出版社，2005

Transformation and Performance Evaluation of HRSG Evaporator of Ferroalloy Plant

Liu Chengrong1,Li Wenju,Xue Liang
（Nanjing Kaisheng Kaining Environment Protection Energy Co.,Ltd.,Nanjing,Jiangsu 210000,China）

Through transformation of the HRSG evaporator of a ferroalloy plant,the recovery rate of boiler waste heat can be increased by 10%after two forced circulation pumps were added to the primary and secondary evaporators.Analysis of operative data before and after the transformation was introduced;and performance evaluation methods for boiler heat exchange without steam flow and flue gas flow measurement points were put forward.

HRSG;transformation;forced circulation pump;evaluating index

TK229

B

1006-6764（2015）03-0037-03

2014-12-01

刘成荣（1978-），男，安徽天长人，2002年毕业于安徽工业大学热能工程，大学本科，工程师，现从事电站发电设备技术管理工作。