300MW锅炉再热气温低的原因及改造策略研究

吴旭

摘 要：本次研究主要针对300MW锅炉运行过程中再热汽温较低的问题，分析了其中的原因，然后结合实际情况，定了相应的改造策略，通过改造后性能实验可以看出，改造方案具有很好的适用性，再热气温得到了显著提升，与此同时，发电厂经济效益也显著得到提高。

关键词：300MW锅炉 再热气温低 原因 改造对策

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2018）12-0-02

发电行业是国家经济命脉行业，关系到国计民生，在整个国民经济中扮演着十分重要的角色。最近几年，随着电力企业不断深化改革，国家推行节能减排政策，国内300MW的机组锅炉燃烧器大部分都进行了低氮改造，但通过技术改造之后，普遍存在再热蒸汽温度较低的问题，使得锅炉运行状态低下，严重影响到燃料利用效率。在锅炉机组运行过程中，锅炉再热蒸汽温度偏低，尤其是在低负荷运行状态下，再热蒸汽温度偏低，是很多发电厂机组普遍存在的问题。针对这方面问题，有大量文献进行了研究，并提出了各自的解决方案，取得了一定的成效。但锅炉再热汽温偏低的问题一直没有得到全面解决。在锅炉机组运行过程中，如果再热蒸汽温度较低的问题一直得不到妥善处理，不仅会直接影响到整个机组的运行经济性，而且还会进一步增加汽轮机的排汽湿度。在这样的环境下长期运行，还会降低末级叶轮片的使用寿命，影响到整个机组的安全运行。

一、设备运行概况

本次研究所选择的300MW机组锅炉，为东方锅炉股份有限公司生产的亚临界中间再热燃煤自然循环汽包锅炉，该锅炉配备了300MW级的汽轮发电机组。该机组从上世纪90年代初期投入生产以来，锅炉整体运行情况较为良好，但随着运行时间的增长，运行性能呈现下降趋势。在锅炉运行过程中，经常会出现再热汽温偏低的问题，再热蒸汽温度不能达到额定参数，这种问题在锅炉低负荷运行状态下更为明显，对机组的整体运行经济性产生了严重影响，需要对其进行进一步改造。该锅炉为亚临界，中间再热自然循环，平衡通风，燃煤汽包锅炉。制粉系统为冷一次风直吹式，燃烧设备为四角布置，切向燃烧，百叶窗式水平浓淡直流摆动式燃烧器，空气风粉气流，从炉膛四角喷射入炉膛内，喷口中心线与炉膛中心两个假想切圆相切，配置了六台HP803中速磨煤机，再热器系统划分为三个级别，分别为壁式再热器、中温再热器、高温再热器。其中中温再热器和高温再热器之间并没有设置混合集箱。中温再热器蛇形管穿过顶棚之后，每屏分成兩屏进入锅炉内，锅炉内部成为高温散热蛇形管道。为了有效减少高温再热器和中温再热器之间的热力偏差，两者之间的管道进行了管圈内外交叉。锅炉的整个运行参数，如表1所示。

在主汽系统内部共设置有三级喷水降温装置，再热器汽温调节主要以烟气调节为主，蒸汽调节为辅，烟气调节主要依靠摆动式燃烧器改变喷口角度来实现对锅炉内部火焰中心高度和吸热量进行科学调整，然后再借助蒸汽调节系统对再热汽温进行辅助调节。2015年1月到8月，通过对该锅炉的运行情况进行检查发现，再热器出口温度平均值仅为503.4度，比设计参数值要低。再热蒸汽温度下降，一方面能够显著影响到锅炉正常的运行，增加燃煤投入量，另一方面还会增加气体的湿度，含有大量水分的蒸汽，不断冲击汽轮叶片，导致汽轮叶片出现磨损、腐蚀，降低汽轮机组的内在运行效率。

二、300MW锅炉再热蒸汽汽温较低的原因分析

1.锅炉内部热偏差不能全面消除

在锅炉内部燃烧调整过程中，由于锅炉内部热偏差较大，通过提高火焰中心高度，提高锅炉内膛出口温度时，分隔屏过热器及高温再热器出口壁温度超过设计范围，从而导致再热蒸汽气温偏低。在技术改造过程中，通过尝试增大SOFA反切角度，加强反切风动量矩，并不能完全消除高温再热器的出口温度和锅炉炉膛温差较大的问题。如果进一步增大下两层SOFA反切角度，会使得锅炉炉膛内风箱压差下降到0.35MPa以下，会导致整个锅炉的燃料燃烧不稳定。在锅炉运行过程中，通过增加或减少某一角主燃烧区的通风量措施，也很难消除两者之间的热偏差问题。

2.水冷壁吸热量过高，炉膛出口烟温度下降

通过对低氮燃烧器进行技术改造之后，过热器减温水量以及各段的烟温明显下降，由此可以判断，对流吸热份额呈现下降趋势。通过进行技术改造之后，虽然主燃区域的热量呈现下降趋势，但同时主燃区域的二次风量会减少，所以在该区域内的炉膛温度不会出现过大变化。技术改造之后，在降低了二次风量的同时，二次风喷口外壁与二次风箱间隙偏大，漏风概率大大增强，使得二次风喷口的风速下降，造成二次风动量减小，进而使得二次风切圆直径偏大，二次风区域的燃烧范围更加接近水冷壁的壁面，使得水冷壁的热量进一步增加，从而影响到炉膛出口烟气温度，最终导致再热器蒸汽气温下降。

3.300MW锅炉再热气温低改造策略

通过对锅炉进行摸底，燃烧调整试验，掌握了锅炉再热汽温低的原因，针对原因仅仅通过调整锅炉运行，难以有效缓解再热蒸汽温度过低的问题，需要对整个燃烧器进行优化改造。首先对燃烧器上部的二次风可调水平摆角进行调整改造，拆除原有的EE2、EE3层共八只二次风喷口，更换全新的工作部件，同时增设手动水平，切角摆动设备，并保留原有的垂直摆动结构，实现水平方向左右20℃范围的摆动，使垂直方向的摆动不受影响，通过增加装置，能够有效减弱主燃烧区旋转动量矩，减少炉膛上部烟气旋转的残余量；其次，局部封堵SOFA喷口及主燃烧区域的二次风喷口。通过对各层SOFA喷口及主烧区域的二次风喷口进行局部封堵，能够有效减小二次风喷口总面积，提高二次风风速和动量，增强二次风对一次风的卷吸控制能力，达到提高运行稳定，减轻或消除残渣，降低炉膛出口两侧烟温偏差，减少飞灰可燃物的目的。

4.改造效果

在改造之前，利用两种磨煤机的运行方式，对锅炉的原始工况运行情况进行了摸底试验，并对燃烧效果进行了调整，改造结束后，按照同样标准进行摸底试验，然后再进行两种磨煤机运行方式的燃烧调整试验，试验工况下锅炉运行参数如表2所示。结合表2数据可以看出，改造之后，低负荷状态下，再热蒸汽温度比改造前分别提高了22℃（C、D、E磨煤机运行方式）和14℃（A、B、C磨煤机运行方式）。改造之后，脱硝装置入口，氮氧化物质量浓度比改造前，各种工况条件下均有所下降，末级再热器最高，壁温相差变小，通过日常运行和观察人员反映，改造之后，炉膛结渣情况也得到明显改善。

结语

改造之后，低负荷状态下，再热蒸汽温度比改造前分别提高了22℃（C、D、E磨煤机运行方式）和14℃（A、B、C磨煤机运行方式）。同时在优化后低负荷运行状况下，C、D、E磨煤机运行方式再热蒸汽温度能够持续维持在532℃，但与额定设计的540度温度存在8℃的差距，建议在今后技术改造过程进行未燃带的核算复核。

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