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????? 華電章丘發(fā)電有限公司#2鍋爐主汽、再熱汽溫偏低問題的解決措施

????? 張立群? 萬慶海

????? 華電章丘發(fā)電有限公司山東省章丘市 250216

????? 摘要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，電力負荷形勢隨著發(fā)生顯著變化，針對華電
章丘發(fā)電有限公司#2鍋爐主汽、再熱汽溫偏低問題進行分析研究，采用了水冷壁
絕熱噴涂技術(shù)提高#2鍋爐主汽、再熱汽溫，此舉不但使#2鍋爐主汽、再熱汽溫達
到設(shè)計溫度，提高了機組的經(jīng)濟性，而且增強了鍋爐低負荷工況穩(wěn)燃與節(jié)油，減
少了汽輪機末級葉片的水蝕程度，同時有效阻止了高溫腐蝕的發(fā)生。為機組的安
全運行及運行調(diào)整提供有力保證。

????? 關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐　鍋爐主汽、再熱汽溫絕熱噴涂　調(diào)峰

????? 1.前言華電章丘發(fā)電有限公司#1、#2鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG—435/13.7
—M760超高壓自然循環(huán)爐，系中間再熱機組，中間儲倉式熱風(fēng)送粉四角噴射切圓
燃燒系統(tǒng)的固態(tài)排渣煤粉爐，鍋爐設(shè)計煤種為當(dāng)?shù)刎毭海?35MW 汽輪發(fā)電機組，
設(shè)計為帶基本負荷，并有一定調(diào)峰能力。兩臺機組分別于2002年9 月27日和12月
31日移交試生產(chǎn)，自投運以來#1、#2爐一直存在主汽和再熱蒸汽參數(shù)偏低等問題
；研究分析發(fā)現(xiàn)該爐型設(shè)計對燃燒貧煤時爐內(nèi)受熱面布置不太合理。不但造成主
汽和再熱蒸汽參數(shù)偏低，而且爐膛燃燒溫度偏低，導(dǎo)致低負荷穩(wěn)燃能力較差，達
不到電網(wǎng)要求的穩(wěn)燃負荷。然而隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，用電峰谷差會越來越
大，不僅迫切需要機組調(diào)峰，而且競價上網(wǎng)壓力越來越大，使得燃煤鍋爐偏離設(shè)
計負荷下的經(jīng)濟性和低負荷不投油穩(wěn)燃問題日益突出，就火電廠的實際情況調(diào)查
分析得出：鍋爐主汽、再熱汽溫除了與煤質(zhì)、人員調(diào)整有關(guān)外，關(guān)鍵在于鍋爐自
身的結(jié)構(gòu)布置，不但直接決定鍋爐燃燒得好壞，而且決定著機組的安全性和經(jīng)濟
性。我們對章丘發(fā)電有限公司#2爐的受熱面整體結(jié)構(gòu)布置進行了研究，提出并實
施了水冷壁絕熱噴涂措施，最終不但使#2鍋爐主汽、再熱汽溫達到設(shè)計溫度，提
高了機組的經(jīng)濟性，而且增強了鍋爐低負荷工況穩(wěn)燃能力，減少了汽輪機末級葉
片的水蝕程度，同時有效阻止了高溫腐蝕的發(fā)生。使機組的經(jīng)濟性和安全性有了
很大程度的提高。

????? 2.系統(tǒng)介紹

????? 2.1 鍋爐概況

????? 鍋爐型號：SG—435/13.7—M760

????? 鍋爐名稱：435t/h超高壓自然循環(huán)鍋爐

????? 主要設(shè)計參數(shù)：

????? 項目單位 BMCR ECR 70%BMCR

????? 過熱蒸汽出口流量 t/h 435 392 304.5

????? 過熱蒸汽出口溫度℃ 540 540 540

????? 過熱蒸汽出口壓力 MPa（g ） 13.7 13.6 13.4

????? 再熱蒸汽出口流量 t/h 357 323 253.6

????? 再熱蒸汽進口溫度℃ 315 307 292

????? 再熱蒸汽出口溫度℃ 540 540 540

????? 再熱蒸汽進口壓力 MPa（g ） 2.59 2.34 1.82

????? 再熱蒸汽出口壓力 MPa（g ） 2.46 2.22 1.72

????? 給水溫度℃ 244 240 224

????? 省煤器進口壓力 MPa（g ） 15.7 15.6 15.55

????? 預(yù)熱器進口風(fēng)溫℃ 20 20 20

????? 熱風(fēng)溫度℃ 352 341 315

????? 排煙溫度℃ 135.6 129.4 117.2

????? 爐膛容積熱負荷 MJ/m3？h 504 457 366

????? 爐膛斷面熱負荷 MJ/m2？h 15383 13957 11168

????? 設(shè)計效率 % 91 91.2 91.4

????? 制造廠家：上海鍋爐廠有限公司

????? 2.2 主要受熱面情況：

????? 2.2.1 水冷壁

????? 名稱單位內(nèi)容

????? 形式膜式

????? 外徑×壁厚 mm φ60×6

????? 間距 mm 80.5

????? 管子數(shù)根 460

????? 面積 M2 1582.7

????? 2.2.2 過熱器

????? 名稱單位頂棚尾、側(cè)包復(fù)前屏后屏對過

????? 外徑×壁厚 mm φ42×5 φ51×5.5 φ38×5

????? φ38×4.5 φ38×5 φ38×5

????? 材質(zhì) 20G 20G 12Cr1MoVG

????? 102 鋼 12Cr1MoVG

????? 102 鋼 12Cr1MoVG

????? 102 鋼

????? 片數(shù)片 6 14 104

????? 間距 mm 1350 630 90

????? 布置方式 U型 W型順流順列

????? 面積 M2 220 225.9 288 526 1526

????? 2.2.3 再熱器

????? 名稱單位低再高再

????? 外徑×壁厚 mm φ42×3.5 φ42×4

????? 材質(zhì) 20G 15CrMoG 12Cr1MoVG SA213-T91 12Cr1MoVG

????? 排數(shù)排 104 104

????? 節(jié)距 mm 90 90

????? 布置方式逆流順列順流順列

????? 面積 M2 5500 1364

????? 2.2.4 燃燒器

????? 燃燒器為正四角布置，#2、#4角形成切向燃燒假想大切圓φ800mm ，#1、
#3形成假想小切圓φ200mm.除最上層二次風(fēng)噴嘴用手輪擺動，最下層二次風(fēng)噴嘴
及下一次風(fēng)噴嘴不擺動，另外的噴嘴上、下可擺動±15°。四角同一層噴嘴的擺
動角應(yīng)一致。二次風(fēng)門調(diào)節(jié)由電動執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行。

????? 2.2.5 爐膛

????? 深為8.84米；寬為9.60米；寬深比1.086 ；爐膛周界長度36.88 米。

????? 2.3 燃燒器形式及布置

????? 鍋爐燃燒器為正四角布置，#2、#4角形成切向燃燒假想大切圓φ800mm ，
#1、#3形成假想小切圓φ200mm.除最上層二次風(fēng)噴嘴用手輪擺動，其它二次風(fēng)噴
嘴及下一次風(fēng)噴嘴不擺動，另外的噴嘴上、下可擺動±15度。四角同一層噴嘴的
擺動角一致。二次風(fēng)門調(diào)節(jié)由電動執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行。水平濃淡燃燒器。

????? 噴燃器設(shè)計參數(shù)：

????? 風(fēng)率風(fēng)溫風(fēng)量噴口面積風(fēng)速阻力

????? % ℃ m3/h m2 m/s Pa

????? 一次風(fēng) 19 160 ——200 122709 1.44 23.7—25.9 1500

????? 二次風(fēng) 60.62 340 508955 3.27 43.2 1200

????? 三次風(fēng) 16.38 90 100547 0.54 51.7 2000

????? 燃燒器布置圖

????? 3.機組存在問題及分析

????? 3.1 鍋爐主汽溫度和再熱汽溫偏低，在額定負荷下約低15-20 ℃，低負荷
時甚至達到30℃，不僅嚴(yán)重影響機組經(jīng)濟性，而且影響到安全運行。

????? 3.2 鍋爐爐膛出口煙溫低，達不到設(shè)計參數(shù)，導(dǎo)致主汽溫度、再熱汽溫、
熱風(fēng)溫度和排煙溫度都低于設(shè)計。 3.3飛灰大渣含碳量高，飛灰在5%左右，大渣
在12-15%.

????? 分析其原因，主要是因為上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG—435/13.7—M760超高壓自
然循環(huán)爐設(shè)計時，貧瘦煤爐型設(shè)計中較少。為了燃煤的燃盡，爐膛的高度提高了
3 米，使水冷壁受熱面增加較多，增大了約110m2 左右，而使過熱器和再熱器吸
熱面積原本滿足要求的設(shè)計面積變得相對變小，導(dǎo)致熱量分配不太合理。因考慮
消除結(jié)焦而未設(shè)計衛(wèi)燃帶，從而使水冷壁吸熱量大幅增加，爐膛火焰中心區(qū)溫度
偏低，燃燒不充分，水冷壁吸熱量較大，使?fàn)t膛內(nèi)溫度偏低，從而爐膛出口煙溫
也較設(shè)計值偏低，爐膛出口煙溫的偏低，使過熱器和再熱器收熱量減少，所以鍋
爐主汽和再熱蒸汽溫度低，額定負荷時在520-525 ℃左右。

????? 爐膛出口煙溫的偏低，導(dǎo)致進入空預(yù)器的煙溫也偏低，使熱風(fēng)溫度在280-290
℃左右，低于設(shè)計60℃以上，從而使燃燒器噴出的煤粉著火距離遠，易產(chǎn)生波動，
遇有較劣質(zhì)燃煤時，容易發(fā)生滅火，導(dǎo)致低負荷穩(wěn)燃能力較差。

????? 上述兩個原因，也使得鍋爐熱效率有所降低，飛灰大渣含碳量高，飛灰在
4-5%左右，大渣在12-15%.

????? 4.采用的穩(wěn)燃和提高主汽、再熱蒸汽參數(shù)的措施

????? 2004年以來，我公司在運行方面采取了降低煤粉細度，安裝風(fēng)粉在線監(jiān)測
系統(tǒng)，降低一次風(fēng)量和風(fēng)速，將燃燒器擺角向上調(diào)至＋15°，提高鍋爐燃燒的火
焰中心，減少水冷壁的吸熱量，提高爐膛出口煙溫，從而提高汽溫；和優(yōu)化吹灰
方式等措施，以期達到安全經(jīng)濟運行的目的。但僅僅是解決了機組穩(wěn)燃問題，并
不能改變鍋爐本身設(shè)計結(jié)構(gòu)不合理所造成的主汽溫度、再熱汽溫、熱風(fēng)溫度和排
煙溫度都低于設(shè)計和飛灰大渣含碳量高的問題。

????? 我公司從提高級組安全經(jīng)濟運行的角度出發(fā)，為了進一步內(nèi)部挖潛，節(jié)能
降耗，從根本上解決鍋爐本身設(shè)計結(jié)構(gòu)不合理所造成的主汽溫度、再熱汽溫、熱
風(fēng)溫度和排煙溫度都低于設(shè)計和飛灰大渣含碳量高的問題。經(jīng)過充分科研論證，
科學(xué)合理的計算和設(shè)計，決定對#2鍋爐進行改造，適當(dāng)減少水冷壁的吸熱量，合
理分配鍋爐個受熱面的吸熱量，從而提高主汽溫度、再熱汽溫、熱風(fēng)溫度和排煙
溫度和降低飛灰大渣含碳量，達到經(jīng)濟安全運行的目的。

????? 通過論證，我公司未采取簡單的敷設(shè)絕熱衛(wèi)燃帶的方式，而是采取了在#2
鍋爐燃燒器上部分層噴涂200 m2絕熱涂料的方式進行調(diào)整受熱面的吸熱量。原因
如下，絕熱衛(wèi)燃帶絕熱效果好，幾乎不存在熱傳導(dǎo)，衛(wèi)燃帶表面溫度高，極易結(jié)
焦掛焦，造成大焦墜落滅火和砸傷底部水冷壁，甚至還會傷及打焦的運行人員。
噴涂的絕熱涂料還有一定的導(dǎo)熱性，絕熱效果稍差，但表面溫度低于焦渣融化凝
聚溫度，極少結(jié)焦掛焦，不存在造成大焦墜落滅火和砸傷底部水冷壁問題，同時
所做的面積比衛(wèi)燃帶大，采用分3 層布置，有利于提高整個爐膛溫度，降低飛灰
大渣含碳量。

????? 2006年3 月，我公司#2機組B 級檢修期間，完成上述工作，共進行清理、
噴涂基料、噴涂兩層絕熱涂料和蓋面噴膠等工序，歷經(jīng)15天，噴涂位置，在燃燒
器上部標(biāo)高15.5m 處開始沿爐膛四周向上涂1250mm涂料，中間隔開550mm （目的
是為了防止結(jié)焦），再沿爐膛四周向上涂1250mm涂料，中間隔開550mm ，再沿爐
膛四周向上涂1250mm涂料，中間隔開550mm ，再向上噴涂800mm.涂料層厚度為1mm
，要求涂料隔熱性能好、牢固，保證一個大修期不脫漏。

????? 5.效果

????? 在采取了上述措施后，華電章丘發(fā)電有限公司#2鍋爐燃燒趨于穩(wěn)定，鍋爐
主汽溫度、再熱汽溫度均有提高，飛灰、大渣含炭量有所下降，排煙溫度有所上
升，經(jīng)過對比計算，鍋爐效率校改造前有所提高。

????? 5.1 ＃2 機組改造前后對比

????? 額定負荷（135MW ）下噴涂隔熱涂料前屏過出口煙溫為806.5 ℃，改造后
鍋爐屏過出口煙溫為870.4 ℃，提高63.9℃，過熱蒸汽出口溫度532 ℃（有減溫
水投入），較改前的514 ℃提高18℃，再熱蒸汽出口溫度達到538 ℃較改前的533
℃提高5 ℃，主再熱汽溫均達到或接近設(shè)計值540 ℃。這樣機組運行的安全性和
經(jīng)濟性均得到明顯的改善。

????? 在100MW 負荷的情況下，改造前鍋爐屏過出口煙溫為695 ℃，改后溫度提
高到749 ℃，提高了54℃，過熱蒸汽出口溫度530 ℃（有減溫水投入），比改造
前的514 ℃高16℃，再熱蒸汽出口溫度532 ℃較改造前的508 ℃高出24℃。

????? 5.3 鍋爐燃燒效率明顯提高

????? 改造后＃2 鍋爐的燃燒工況得到明顯的改善，熱風(fēng)溫度明顯提高，較改前
提高≥10℃，使鍋爐的燃燒效率提高了0.352 ％，在135MW 負荷燃料相同的情況
下，＃1 、＃2 爐飛灰爐渣含碳量見下表。

????? 135MW 負荷飛灰、爐渣含碳量及燃燒效率（2006年4 月5 日）

????? 項目單位＃1 鍋爐＃2 鍋爐

????? 空預(yù)器處飛灰含碳量％ 2.87 2.41

????? 爐渣含碳量％ 15.77 12.01

????? 鍋爐機械不完全燃燒熱損失q4％ 1.689 1.337

????? 5.4 排煙溫度有所提高

????? 由于爐膛出口煙溫的增加，排煙溫度有所提高但并不明顯，額定負荷下提
高了4 ℃，使得鍋爐熱效率有所降低，經(jīng)計算提高4 ℃的煙溫使得q2增加0.222
％。

????? 針對我廠的鍋爐機組排煙溫度的提高有其積極的一面，可以改善尾部受熱
面的換熱效果提高熱風(fēng)溫度，還可以減輕尾部受熱面的低溫腐蝕，有利于機組安
全運行，同時減小暖風(fēng)器的投入面積，使機組的抽汽量減小，進一步降低了煤耗。

????? 5.5 鍋爐熱效率提高

????? 此項目的實施，不但提高了主再熱汽溫，同時鍋爐熱效率提高0.5%，減小
了燃煤量，燃燒工況的改善使q4減小了0.352 ％，由于排煙溫度的提高使q 2 增
加了0.222 ％，這樣經(jīng)隔熱涂料的噴涂使鍋爐的熱效率提高約0.63％，經(jīng)測試改
造后鍋爐的熱效率為91.44 ％。

????? 6 、結(jié)論：

????? 經(jīng)各種負荷的試驗、同時對比改前及＃1 機組的運行情況綜合分析，改造
后主蒸汽溫度提高≥10℃，再熱蒸汽溫度提高≥5 ℃，基本可達到或接近設(shè)計值，
沒有超溫現(xiàn)象的發(fā)生。

????? 爐膛出口煙溫提高、熱風(fēng)溫度提高，鍋爐燃燒效率提高。排煙溫度提高，
尾部傳熱特性得到改善，防止低溫腐蝕的發(fā)生。綜合分析鍋爐效率略有提高。

????? 對于135MW 機組，試驗數(shù)據(jù)表明主汽溫度每提高10℃降低煤耗1.0 －1.2
g/kWh ，再熱汽溫每提高10℃降低煤耗0.9 －1.1g/kWh，改進后主蒸汽溫度提高
≥10℃，再蒸汽溫度提高≥5 ℃，保守計算可降低煤耗1.5 g/kWh ，年發(fā)電量按
6.75億KWH 計算，年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤（按500 元/t）量達1012.5t ，這樣忽略鍋爐效
率提高及停暖風(fēng)器所節(jié)省的燃煤，年可節(jié)約資金50萬元以上。

????? 潛在效益更為顯著，再熱汽溫度的提高保證汽輪機末級葉片處的蒸汽正常
濕度，保證汽輪機工作的安全性，提高設(shè)備的使用壽命，同時鍋爐尾部受熱面的
換熱特性得到改善，避免低溫腐蝕的發(fā)生。