电厂锅炉再热汽温偏低的影响因素及改进对策

吴宝新

摘 要：分析了电厂锅炉再热汽温偏低的影响因素，提出了的减少三级过热器受热面积、减少二级过热器受热面积、增加一级再热器受热面积的受热面改进方案，安全性良好，并提高了全厂热效率，降低了发电煤耗率。

关键词：电厂锅炉；再热气温偏低；影响因素

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

0 引言

如何提高燃煤机组的热效率及控制产物NOx、SOx和CO2的排放量己成为电力行业的重大研究课题，实践证明超（超）临界技术是当前火电应对这一问题最现实、经济和有效的技术。A电厂锅炉机组自投运以来一直存在再热汽温偏低问题。本文以之为对象，并结合实际情况分析再热汽温偏低原因，提出合理的改造方案，为电厂锅炉系统改进提供一个参考。

1 电厂锅炉存在问题及原因

A电厂2×1000MW超超临界塔式锅炉自移交生产后再热汽温一直较设计值（603℃）偏低，负荷率在75%的情况下再热汽温只有570℃-580℃。通过对该电厂锅炉运行情况进行了摸底试验，提出可能造成该厂再热汽温偏低的四个因素，分别为煤质偏差、燃烧偏差、汽机侧影响以及炉膛设计。

2 电厂锅炉再热汽温偏低的影响因素

2.1 煤质对再热汽温的影响

实际运行煤质与设计煤质在碳含量、灰分、水分及发热量等方面存在差异，煤质成分的偏差可能是造成再热汽温偏低的原因；另外由于掺烧的石炭煤灰熔点高，使得实际燃煤的结渣性弱于设计煤种，降低了炉膛等辐射受热面的玷污程度。也就是说，设计时预计燃煤具有强结渣性，会对炉膛、一级过热器、三级过热器造成较多玷污，但实际情况并非如此，这使得上述受热面的吸热量大于设计工况，从而降低了流经布置在后面的二级再热器的烟气温度，减少了再热器吸热量。因此，燃煤结渣性的改变也可能影响再热汽温。

2.2 燃烧偏差造成的再热喷水对再热汽温的影响

摸底试验中发现，用于消旋的SOFA摆角出现卡死情况，无法对燃烧中产生的旋转动量给予有效消旋，造成燃烧侧内外偏差；另外从试验工况看，始终是右侧二级再热器前需要喷水，燃烧器摆角不同出现的偏差量也不同，因此很可能是燃烧器四角摆动或四角风量不一致导致炉内火焰向右偏斜，造成燃烧侧左右偏差。燃烧侧内外偏差与左右偏差共同作用使得右侧二级再热器吸热量偏大较多，造成了即使在再热器出口尚处欠温情况下的喷水现象。

2.3 汽轮机高压缸排气温度对再热汽温的影响

考虑到海水冷却塔夏季工况会影响机组出力，设计时将高压缸叶片尺寸放大，这造成绝大多数情况下主蒸汽在高压缸内焓降增大，使得排汽温度降低，即一级再热器进口蒸汽温度降低。

2.4 炉膛截面积对再热汽温的影响

A电厂与B电厂虽然同为1000MW超超临界机组，温度压力接近，参数相当，但由于燃用煤种的差异，前者在设计时选择了更大的炉膛以减轻燃煤的结渣玷污问题，具体是炉膛截面在B电厂的基础上增加了75m2。较大的炉膛截面有效降低了炉膛的结渣风险，但也增加了煤质偏离设计后适应性差的风险。由于塔式锅炉所有受热面均布置在燃烧室上部，过大的炉膛截面设计使经过受热面的烟气流速较低，影响了换热效率。

A电厂塔式锅炉按设计煤种选定的边长23.16米的炉膛截面理论上是没问题的，但由于实际运行煤种的偏差，原本的炉膛截面就可能偏大。通过热力计算结果可以看出，其他条件不变的情况下，随着炉膛截面积的增大，炉膛出口烟温逐渐降低，分离器中工质温度逐渐上升，原因是炉膛截面积增大，即容积的增大使得烟气在炉内放热量增加，水冷壁吸收了更多热量，造成炉膛出口烟温下降，水冷壁工质温升提高。

3 电厂锅炉再热汽温偏低的改进对策

A电厂超超临界塔式锅炉再热汽温偏低是多种因素共同作用的结果，目前虽无法更改炉膛结构，但可以通过改变炉膛上方某些受热面的大小，辅以燃烧调整、吹灰等方式有效改善再热汽温，使运行工况达到设计要求。

方案1：减少三级过热器受热面积。三级过热器布置于二级再热器入口，减少前者受热面积以减少其吸热量可使进入二级再热器的烟温得到提高，从而增大二级再热器的换热温压，在不改变再热器受热面积的情况下增加二级再热器吸热量，从而提高再热蒸汽出口温度。三级过热器受热面积的减少会降低其出口汽温，由于是直流锅炉，过热汽温可以通过煤水比调节，即通过增加燃料量提高炉膛辐射放热量，使水冷壁工质温升增加。出于受热面安全性考虑，分离器工质温度不能过高，因此仅可适当减少三级过热器受热面积。

方案2：减少二级过热器受热面积。二级过热器布置于一级再热器入口，减少前者受热面积以减少其吸热量可使进入一级再热器的烟温得到提高，从而增大一级再热器的换热温压，在不改变再热器受热面积的情况下增加一级再热器吸热量，从而提高再热蒸汽出口温度。二级过热器受热面积的减少会降低其出口汽温，同样可以通过增大煤水比，提高水冷壁工质温升。考虑到安全性，仅可适当减少二级过热器受热面积。

方案3：增加一级再热器受热面积。再热器受热面积的增加显然可以直接提高再热汽温，由于二级再热器在设计时没有预留增加受热面的空间，而一级再热器留有一定空间可用于增加受热面积。补齐预留区域，可增加约17%的受热面积，从而较大地提高其吸热量。

其中方案3，即增加一级再热器受热面积效果较为显著，可将再热汽温提高。锅炉总受热面减少的方案使得排烟温度升高，则锅炉效率下降，反之排烟温度下降，锅炉效率升高；随着再热汽温的提升，全厂效率逐渐提高，发电标准煤耗率逐渐下降。改造后锅炉受热面积增大，排烟温度降低，锅炉效率升高；再热汽温的提高使得热力循环温差增大，机组效率提高。

4 结语

电厂锅炉再热汽温偏低的原因有：煤质变化使得灰分、水分、结焦性改变；汽轮机高压缸排汽温度降低使得再热器入口汽温偏低：燃烧偏差造成再热器减温水动作；炉膛截面积设计偏差等。通过提出的减少三级过热器受热面积、减少二级过热器受热面积、增加一级再热器受热面积的受热面改进方案，安全性良好，并提高了全厂热效率，降低了发电煤耗率。

参考文献：

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