超临界锅炉增容提效升参数改造综合分析

强 波，唐海宁

(1. 江苏国信资产管理集团，南京 210005；2. 江苏国信扬州发电有限责任公司，江苏 扬州 225131)

2014年9月，国家发改委、环保部、国家能源局三部委联合印发了《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》(发改能源[2014]2093号)。按照计划要求，应全面落实“节约、清洁、安全”的能源战略方针，推行更严格能效环保标准，加快燃煤发电升级与改造，打造高效清洁可持续发展的煤电产业“升级版”，为国家能源发展和战略安全夯实基础。

此外，计划明确规定“到2020年，现役60万kW及以上机组(除空冷机组外)改造后平均供电标煤耗低于300 g/kWh”。

江苏国信扬州发电有限责任公司3、4号机组为630 MW超临界机组，主汽温偏低(炉侧额定值为543℃)，低于多数同容量超临界机组约30℃ 。

THA工况下机组热耗达到7 873 kJ/kWh，供电煤耗303.9 g/kWh，落后于同类型机组，也不能满足宽负荷脱硝的要求。

随着电力供求矛盾的逐步缓减，新的电源点不断投运，燃煤发电企业的生产和发展将受到限制，其经营形势变得非常严峻，将面临激烈的竞争。国信扬电公司必须进行综合节能升级改造，降低机组供电煤耗，同时挖掘机组增容潜力，提升机组的市场竞争力。

1 原设备情况介绍

国信扬电3、4号锅炉型号为HG1956/25.4-YM，型式为单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型超临界变压运行直流锅炉(见图1)。

图1 锅炉受热面布置图

2 目前锅炉运行中存在的主要问题

3 改造情况

3.1 改造原则

(1)改造方案应使改造后的锅炉效率接近同类机组的先进水平，并同时考虑在辅助系统不作重大改造的前提下机组增容改造的可行性；

(2)原则上锅炉水冷壁不做改造；

(3)辅机系统作相应的配套优化改造；

(4)热力系统接口参数基本不变；

(5)改造方案力求简单、可靠、实用；

(6)尽量挖掘现有设备潜力，减少新增设备，降低工程造价；

(7)尽量采用可靠的新技术、新工艺，做到运行维护方便，安全可靠，经济合理。

3.2 改造方案

由于本次改造方案是将锅炉侧主汽温由543℃提高至571℃，再热汽温维持不变。根据汽机热平衡图，主汽温提高后，汽机高排温度将从改造前的297℃上升至314℃。因此，改造后锅炉过热器系统吸热量上升，而再热器系统的吸热量下降，即过热器应增加吸热面积，再热器应减少吸热面积。

近年来，癌症的发病率呈现出不断上升的趋势，对患者的身心健康造成严重影响[1]。因此若不能给予患者有效的疼痛管理措施，将会引起疼痛加剧，导致患者出现抑郁、焦虑、失眠等症状，导致患者的生活质量显著下降[2]。规范化的疼痛管理晚期癌症患者康复治疗中的重要措施，是对患者实施早期肠内营养的前提，有利于促进患者早期下床活动[3]。本文就规范化疼痛管理在肿瘤晚期疼痛患者中的实施与效果进行深入分析，具体如下。

过热器增加吸热面积有两种方案，方案一是增加屏过、高过的吸热面积；方案二是增加尾部低过的吸热面积。由于屏过及高过区域烟温高，增加少量的吸热面积即可以满足过热器参数的需要，同时可减少高再入口烟温，有利于减少再热器吸热量[2]。经核算，选择方案一进行过热器系统的改造(见图2)。

在综合比较分级省煤器、烟气旁路、水旁路等各种方案的优缺点后，确定采用分级省煤器的方案进行宽负荷脱硝改造。但分级省煤器两级省煤器的比例一旦确定，投产之后就不能再改变，各个负荷下脱硝装置入口烟气温度都会有一定比例提高。过于追求更低负荷下脱硝，热端省煤器面积偏小时，可能会造成满负荷工况下脱硝装置入口烟气温度超过420℃[3]，因此需计算准确。

图2 锅炉受热面改造方案示意图

最终的各受热面具体改造方案如下。

3.2.1过热器改造方案

屏式过热器最外圈增加两流管圈，管子根数由原设计的28根变成30根。受热面片数、节距维持原锅炉设计不发生变化，受热面积增大，受热面布置改为平底结构，屏式过热器出口段进行材料升档为SA-213TP347H，屏式过热器进口段管材不变，但管子壁厚增加。屏式过热器重新设计布置。出口段异种钢焊口留在顶棚上部。屏式过热器进出口分集箱重新设计并随屏式过热器管屏整体出厂。

原设计中末级过热器片数为30片，横向节距为690 mm，管子根数为20根。本次改造对末级过热器进行整体更换，末级过热器片数、节距维持改造前方案不变，末级过热器根数变成21根。受热面布置改成平底结构，按照提效参数重新进行材料分段，受热面材料变化：入口段：Ф44.5×7.0～8.0 mm，材料SA-213T91，管组底部：Ф44.5×8～9.5 mm，材料SA-213TP347H，出口段：Ф44.5×9～10 mm，材料SA-213TP347H，出口段异种钢焊口留在顶棚上部。末级过热器进口分集箱和末级过热器出口分集箱重新设计并随末级过热器管屏整体出厂。

本次改造对立式低温过热器管组进行整体更换。立式低温过热器管组片数、根数、规格、节距维持改造前方案不变。受热面面积总体不发生变化。改造后立式低温过热器管组片数为95片，横向节距为230 mm，管子根数为8根。改造后管子材质规格为：φ57×7.5，材质由15CrMoG升级为12Cr1MoVG。

3.2.2再热器改造方案

本次改造对高温再热器进行整体更换，高温再热器片数、根数、节距维持改造前方案不变, 受热面面积减少，受热面布置改成大U型平底结构布置，按照提效参数重新进行材料分段，受热面材料变化：入口段：Ф51×(4～5) mm，材料SA-213T91，出口段：Ф51×4 mm，材料SA-213TP347H，出口段异种钢焊口留在顶棚上部。新增加的高温再热器进口分集箱随高温再热器管组整体出厂，高温再热器出口分集箱利旧，高温再热器管组与高温再热器出口分集箱工地对接。增加高温再热器进口汇集集箱，高再面积减少16.8%。

本次改造对低温再热器、高温再热器之间采用中间集箱连接混合交叉方式，立式低温再热器管组进行局部改造。立式低温再热器受热面管组片数、根数、节距维持改造前方案不变，受热面面积相对减少。改造后立式低温再热器管组管子材质为12Cr1MoVG。

3.2.3省煤器改造方案

拆除原锅炉尾部烟道后烟道(过热器侧)部分二级省煤器面积，然后恢复与原对接的二级省煤器进口集箱的连接。在脱硝装置后的尾部烟道内新增并安装一级省煤器。

4 改造过程及效果

江苏国信扬州发电有限责任公司4号机组增容提效升参数改造工程由北京巴威公司设计和制造，江苏电建一公司施工。项目考核工期105天，实际工期101天，2017年3月10日正式开工，5月19日锅炉具备通风条件，5月29日水压结束，6月11日冲管结束，6月19日正式并网，检修的进度总体控制较好。

2017年7月，4号机组顺利完成168 h试运行及改造后性能试验工作，根据性能试验结果，THA工况下汽机热耗7 581 kJ/kWh，比合同规定的7 637 kJ/kWh低41 kJ/kWh，锅炉热效率94.45%，比合同规定的94.2%高0.25%，优于可研报告估算的9.6 g/kWh，4号机组改造后各项性能指标优良，全面达到并优于合同保证值。改造前后指标对比表见表1。改造前后效果比较见图3。

锅炉改造后运行稳定，锅炉最大连续蒸发量也提高至2 068 t/h，各受热面无超温现象，一、二级过热器减温水量均在设计范围内，一、二级再热器减温水量均为零。分级省煤器改造也达到了预期的效果，机组启动过程中，当负荷达到200 MW时即可投入SCR运行。同时，彻底根除了高再受热面异种钢焊缝泄漏的隐患，高再汽温偏差、燃烧器区域结焦等问题也得到了较好地解决。

表1 改造前后指标对比

随着我国节能环保工作的不断推进，火电机组面临越来越严格的竞争压力，提高机组运行主参数是提升机组运行经济性的重要途径。江苏国信扬州发电有限责任公司4号机组增容提效升参数改造项目通过对锅炉炉内受热面进行优化调整，一方面满足了机组提参数改造的需要，另一方面也解决了锅炉改造前存在的一系列隐患，同时也满足了机组宽负荷脱硝的要求，该机组的改造

经验对于同类型机组具有较好的借鉴意义。

图3 改造前与改造后效果比较图

参考文献：

[1] 中电联.2016年度全国火电600 MW级机组能效水平对标及竞赛数据[DB]. 2017.3.

[2]徐昶，徐良，胡杰，等. 国内首台火电机组省煤器分级改造提高SCR入口烟温实践[J]. 锅炉制造，2014(6): 42-43.

XU Chang, XU Liang, HU Jie, et al. Practice of Economizer Classification and Reconstruction in the First Domestic Thermal Power Plant to Enhance SCR Inlet Gas Temperature[J]．Boiler Manufacturing，2014(6)：42-43.

[3]靖长财.锅炉省煤器分级改造技术分析和效果[J]. 锅炉技术，2016，47 (1) :70-73.

JING Changchai. Boiler Economizer Hierarchical Transformation Technology Analysis and Effect[J]．Boiler Technology，201 6，47 (1)：70-73．