1175t_h锅炉过热器欠温、再热器超温分析及改造

1175T/H锅炉过热器欠温、再热器超温分析及改造刘进，丁士发（上海发电设备成套设计研究院，上海200240）摘要国华三河发电有限责任公司2号炉设计煤种为晋北烟煤，正式生产采用神华掺烧煤。由于过热器受热面不足，过热器汽温偏低，燃烧器只能向上摆动，造成炉膛出口残余旋转增大，烟气流量、烟温和汽温偏差增大，再热器金属温度易超温，加大了再热器减温水量。文中结合锅炉过热器欠温和再热器超温的现状进行分析，提出了解决方案。现场改造效果表明实施屏式过热器向下加长1M；低温过热器加一圈立式管等措施，有效解决了2号炉过热器欠温和再热器超温的问题。关键词锅炉；过热器；再热器；欠温；超温；改造ANALYSISANDRETROFITOFSUPERHEATEROWEHEATINGANDREHEATEROVERHEATINGIN1175T/HBOILERLIUJIN,DINGSHIFASHANGHAIPOWEREQUIPMENTRESEARCHINSTITUTE,SHANGHAI200240,CHINAABSTRACTGUOHUASANHEPOWERGENERATIONCO,LTDNO2FURNACEDESIGNOFCOALFORTHESHANXIPROVINCE,THEOFFICIALPRODUCTIONUSINGMIXEDSHENHUACOALASTHELACKOFSUPERHEATERHEATINGSURFACE,SUPERHEATERSTEAMTEMPERATUREISLOW,THEBURNERCANONLYBEUPWARDSWING,RESULTINGININCREASEDRESIDUALROTATIONFURNACEOUTLET,THEFLUEGASFLOW,THEFLUEGASTEMPERATUREANDSTEAMTEMPERATUREDEVIATIONSAREINCREASED,REHEATERMETALTEMPERATUREEASILYOVERTEMPERATURE,INCREASEDREDUCETEMPERATUREWATERCOMBINATIONOFTEXTSUPERHEATERDUETOTEMPERATUREANDREHEATEROVERTEMPERATUREANALYSISOFTHESTATUS,PROPOSEDSOLUTIONSSCENERECONSTRUCTIONRESULTSSHOWTHATTHEIMPLEMENTATIONOFTHEPLATENSUPERHEATERDOWNWARDEXTENDED1MLOWTEMPERATURESUPERHEATERTUBESANDOTHERMEASURESTOINCREASEVERTICALCIRCLE,ANEFFECTIVESOLUTIONTOTHENO2BOILERSUPERHEATERDUETOTEMPERATUREANDREHEATEROVERTEMPERATUREPROBLEMSKEYWORDSBOILER；SUPERHEATER；REHEATER；OWETEMPERATURE；OVERTEMPERATURE；RETROFIT三河电厂2号锅炉是三菱350MWIX亚临界强制循环锅炉，额定蒸发量为1175T/H，主、再热蒸汽温度541/541、压力1726/424MPA。锅炉采用固态排渣、平衡通风、直吹式制粉系统，每台炉配备四台双进双出钢球磨煤机。该锅炉燃烧器布置于炉膛四角，切圆燃烧，整组燃烧器为一、二次风间隔布置，顶部布置了AA分段风，燃烧器整组摆动。过热器通过两级喷水减温调节；再热器出口汽温通过燃烧器摆角调节，并设置事故喷水减温器，2号炉受热面布置示意图如图1所示。2号炉于2000年4月投入商业运行，性能试验采用设计煤种晋北烟煤，调试和正式生产均采用神华掺烧煤（神华准葛尔掺烧比例73）。表1列出设计煤种和运行煤种的煤质资料。锅炉自投运以来经常发生过热器欠温、再热器超温以及排烟温度高等问题。而过热器欠温，再热器超温增加大量的事故喷水，排烟温度升高等均降低了锅炉效率，使得煤耗增大，大大降低了锅炉运行的经济性。图12号炉受热面布置示意图表1设计煤种和运行煤种煤质分析煤质项目符号单位设计煤种神华准葛尔掺烧比例73（运行煤种）碳CAR58566231氢HAR336359氧OAR7281005氮NAR079086硫ST,AR063042灰分AAR1977887水分MAR9611391挥发分VAR22822853低位发热量QNET,ARKJ/KG2244123513水分空气干燥基MAD285856挥发分无灰干燥VDAF32313697固定碳FCAR47848691改造前情况2号机组性能试验采用设计煤种晋北烟煤，调试和正式生产均采用神华掺烧煤（神华准葛尔掺烧比例73），过热汽温偏低。由于神华煤与设计煤种特性有一定差异，改烧神华煤后，机组性能指标与设计值差异很大。表2列出部分性能参数的运行参数与设计参数的比较。表2锅炉运行参数与设计值比较设计值运行参数项目单位100ECR75ECR100ECR75ECR主汽流量T/H1052377751044777再热汽流量T/H85076387841639省煤器入口流量T/H978868061044777过热器喷水T/H73596900再热器喷水T/H00005322省煤器入口压力MPA18491704188173汽包压力MPA18061673178167过热器压力MPA17121622163159再热器入口压力MPA3812834230再热器出口压力MPA3652713928过热器出口温度54154153005351省煤器出口温度32231432753190省煤器入口温度275256280261再热器出口温度541541540541再热器入口温度327313334316空预器入口烟温3473273885377空预器出口烟温1161091610143省煤器出口氧量35493038锅炉效率9409941192849256从表2可以看出，改烧神华煤后，在相同机组负荷或主蒸汽流量下，机组性能指标与设计值差别主要体现在以下几个方面1、主汽温度低，高负荷时主汽温度低于530；2、由于再热器超温，再热器减温水量在满负荷时为53T/H，远远大于设计值0T/H。3、实际运行中，排烟温度大于设计值。2过热器欠温、再热器超温原因分析21主汽温度低原因分析主汽温度低，高负荷时主汽温度低于530，主要是由于过热器受热面设计不足。从锅炉的100ECR负荷性能试验中就可以明显看出，在燃用设计煤种时，虽然过热汽温能达到设计值，但过热器减温水量为0，与设计指标735T/H相差甚远，使锅炉的过热汽温调节能力弱化。因此锅炉即使在燃用设计煤种时，仍存在过热器汽温没有达到设计目标问题。该锅炉的布置特点很突出，即没有典型意义的对流式高温过热器受热面，这种布置的突出之处是屏式过热器和后屏过热器的烟温水平大幅提高，对煤种的一般意义结焦倾向要求更高。加上神华煤具有高发热量、中高挥发分、低灰分、低硫的特点，而其灰熔点较低且灰分中含高钙、高铁、高碱金属氧化物，容易导致受热面沾污加重，影响传热，1所以在改燃神华煤后，由于屏式过热器、后屏过热器等炉膛出口处的受热面积灰、表面沾污加重，导致传热能力下降，过热器吸热量不足。222高温再热器超温原因分析受制于主汽温度达不到的问题，燃烧器只能向上摆动。满负荷时，燃烧器上摆角度约18O，造成炉膛出口残余旋转增大，烟气流量、烟温和汽温偏差增大，再热器金属温度易超温。三级再热器安装在炉膛出口，是第一个纯对流34受热面。进口烟气温度的升高，意味着再热器工作条件恶化，一方面对流换热温差增加；另一方面因烟气温度高导致烟气流速加大，导致换热系数增加。虽然再热器也有沾污的影响，但综合考虑到由于再热汽的压力小，换热量的增加对于再热器影响远大于对于过热汽的影响，即再热器的热敏感性强于过热器，因此很容易导致局部超温问题出现。为照顾过热器汽温，燃烧器摆角一直处于较高的水平，运行中再热器出现整体和局部都超温现象，须大量投入再热器减温水。再热器减温水满负荷为一般30T/H以上，甚至经常达到52T/H及以上，但设计要求为0T/H，对锅炉机组经济性影响很大。23排烟温度高原因分析2号炉排烟温度高的主要原因有以下几个方面一、屏区受热面结渣和尾部受热面积灰严重，导致传热效果受到影响是排烟温度高的主要原因。二、炉膛出口温度高，影响排烟温度20。主要原因是燃烧器上摆，火焰中心上移。三、由于煤挥发份高，易造成制粉系统自燃、爆炸，因此将磨煤机出口温度由设计的85降至67，导致经空预器的热一次风减少，对空预器冷却量减少。3改进措施31改造思路针对三河电厂2号锅炉存在的主要问题过热器欠温、再热器超温、排烟温度偏高及燃烧器摆角向上摆动过大，燃烧器可调性较差等。通过收集2号锅炉各工况下运行参数，煤质资料及设计参数，完成了锅炉各工况下热力校核计算，并提出了相对合理的改造方案。燃烧器摆动角度对炉膛出口温度有一定的影响，但对于不同的炉型，不同的燃料及运行情况，燃烧器摆角大小影响炉膛出口温度，进而影响过热器吸热。通过对三河电厂2号炉燃烧器摆角试验数据分析，以计算和试验相结合的方法，对燃烧器摆动角度对锅炉运行参数的影响，及如何通过增加过热器面积来提高主蒸汽温度等问题进行了研究。由于燃烧器角度向下摆动后，炉膛出口温度降低，再热器吸热能力会降低，从而减少再热器喷水量。本着达到主蒸汽温度，减少再热器喷水量，燃烧器摆角可调为总的目标。改造思路体现在如下两个方面1）降低炉膛出口温度，减少2级过热器和3级过热器结渣或污染趋势。2）增加过热器受热面，改变蒸发吸热量和过热吸热量的比例关系。32改造方案屏式（分隔屏过热器及后屏过热器）过热器向下加长1M，增加受热面积225M2；低温过热器加一圈立式管，管径增大，原立式低温过热器管径加大，由508X64更换为60X65，并将55排8根套变为与水平低温段一样的110排4根套，加一圈的管子外径规格为60X65，受热面增加1630M2，如图2所示。图2改造后示意图4改造后效果改造后，2号机带100、80、50负荷，烧神华煤准格尔煤73；神华煤准格尔煤55两种比例煤混烧的情况下与改造前运行参数进行比较，如表3、表4、表5所示。改造后，机组带350MW负荷，烧两种比例煤，过热蒸汽温度均能到达设计值，改变了以往过热蒸汽温度偏低的状况，再热减温水量由53T/H减小为0T/H，锅炉风温修正后排烟温度（表盘）降低143，锅炉风温修正后排烟温度（实测）降低156。机组带280MW负荷，烧两种比例煤，过热蒸汽温度均能到达设计值，改变了以往过热蒸汽温度偏低的状况。烧神华煤准格尔煤73，过热蒸汽温度提高6，再热蒸汽温度提高4，再热减温水量由22T/H减小为0T/H，同烧神华煤准格尔煤73煤种，锅炉风温修正后排烟温度（表盘）降低164。改造后烧神华煤准格尔煤55煤种，锅炉风温修正后排烟温度（表盘）降低19。机组带180MW负荷，烧两种比例煤，过热蒸汽温度均能到达设计值，改变了以往过热蒸汽温度偏低的状况。烧神华煤准格尔煤73，过热蒸汽温度提高9，再热蒸汽温度提高10，再热减温水量均没有，改造后，机组带180MW负荷，同烧神华煤准格尔煤73煤种，锅炉风温修正后排烟温度（表盘）降低162，烧神华煤准格尔煤55煤种，锅炉风温修正后排烟温度（表盘）降低138。表3机组带100负荷改造前后运行参数比较序号项目单位改造前350MW（神华煤准煤73）改造后350MW（神华煤准煤73）改造后350MW（神华煤准煤55）1设计空预器入口二次风温1414142空预器入口二次风温3505857743空预器入口烟温4115369036474排烟温度（表盘）1656132313225排烟温度（实测）163129313036风温修正后排烟温度（表盘）1519137613637风温修正后排烟温度（实测）1491133513448过热蒸汽温度5325541154099过热减温水总量T/H0354910再热蒸汽温度53955401540311再热减温水总量T/H5300表4机组带80负荷改造前后运行参数比较序号项目单位改造前280MW（神华煤准煤73）改造后280MW（神华煤准煤73）改造后280MW（神华煤准煤55）1设计空预器入口二次风温1414142空预器入口二次风温31191743空预器入口烟温384434534444排烟温度（表盘）1505119513325排烟温度（实测）/114912896风温修正后排烟温度（表盘）1392122813737风温修正后排烟温度（实测）/118313318过热蒸汽温度5349754098540489过热减温水总量T/H0496810再热蒸汽温度53665407540911再热减温水总量T/H2200表5机组带50负荷改造前后运行参数比较序号项目单位改造前170MW（神华煤准煤73）改造后170MW（神华煤准煤73）改造后170MW（神华煤准煤55）1设计空预器入口二次风温1414142空预器入口二次风温231523223空预器入口烟温3482317531464排烟温度（表盘）1284112311395排烟温度（实测）/110111076风温修正后排烟温度（表盘）122210610847风温修正后排烟温度（实测）/103810518过热蒸汽温度53133540045419过热减温水总量T/H0707510再热蒸汽温度53055399539611再热减温水总量T/H0005结语该锅炉经过屏式（分隔屏过热器及后屏过热器）过热器向下加长1M；低温过热器加一圈立式管，管径增大等综合治理和技术改造，在与原来