摘要:為滿足脫硝改造要求，解決鍋爐存在的省煤器泄露造成機(jī)組非停、排煙溫度高、再熱汽溫偏低等問題，保證機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。本文針對該電廠現(xiàn)有煤質(zhì)和運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合熱力計(jì)算，并對結(jié)果進(jìn)行全面分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行管屏計(jì)算，提出2種受熱面改造方案，進(jìn)行方案可行性論證，確定最佳、最有效的改造方案。

關(guān)鍵詞：脫硝改造；鍋爐；校核計(jì)算；方案分析

0引言

某電廠2×220MW機(jī)組鍋爐NOx的排放限值為200mg/Nm3，當(dāng)前排放濃度在500～800mg/Nm3，遠(yuǎn)高于新環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，電廠計(jì)劃對兩臺鍋爐進(jìn)行采用SCR方案的脫硝改造，但是尾部煙道空間有限，無法布置SCR系統(tǒng)。兩臺鍋爐省煤器均存在磨損嚴(yán)重問題。

為此，對鍋爐進(jìn)行綜合治理，以滿足脫硝改造要求，降低NOx排放濃度，同時(shí)解決鍋爐存在的省煤器泄露造成機(jī)組非停、排煙溫度高、再熱汽溫偏低等問題，是該電廠貫徹落實(shí)國家環(huán)保政策和集團(tuán)節(jié)能減排要求的必然選擇，同時(shí)也是提高機(jī)組安全性和經(jīng)濟(jì)性的當(dāng)務(wù)之急。在此背景下，對鍋爐的受熱面改造刻不容緩。

1鍋爐概況

研究對象為超高壓參數(shù)、一次中間再熱、單汽包、自然循環(huán)蒸汽爐，配220MW汽輪發(fā)電機(jī)組。

鍋爐呈∏型布置，前部豎井為爐膛，其四周為膜式水冷壁，爐膛上方布置有前屏過熱器，爐膛出口處布置有后屏過熱器，在水平煙道里裝設(shè)有對流過熱器和再熱器熱段。爐頂、水平煙道兩側(cè)及轉(zhuǎn)向室布滿了頂棚管及包墻管;尾部豎井為煙道，其間布置有再熱器冷段，以及交錯布置的兩級省煤器和兩級空氣預(yù)熱器。

本鍋爐系固態(tài)排渣煤粉爐，采用直流燃燒器、四角布置切圓燃燒方式，配有四臺鋼球磨煤機(jī)。

制粉系統(tǒng)為乏氣送粉、中間儲倉式，配有冷、熱爐煙系統(tǒng)，熱煙取自十米爐膛兩側(cè)水冷壁，冷煙來自引風(fēng)機(jī)出口，由兩臺冷煙風(fēng)機(jī)送入制粉系統(tǒng)內(nèi)。

表1燃料特性

表2鍋爐主要參數(shù)

2改造方案設(shè)想及分析

2.1問題相關(guān)性及改造必要性分析

鍋爐存在的再熱汽溫偏低、排煙溫度偏高、省煤器磨損嚴(yán)重、管式預(yù)熱器阻力大、空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率大以及大負(fù)荷下送風(fēng)機(jī)等問題，存在一定的相關(guān)性。當(dāng)解決了再熱汽溫偏低問題，排煙溫度隨之下降，當(dāng)更換了新型省煤器，解決了省煤器磨損問題，排煙溫度亦隨之下降;當(dāng)更換了新型空氣預(yù)熱器，預(yù)熱器阻力過大、漏風(fēng)率過大和大負(fù)荷下送風(fēng)機(jī)等問題得到解決，排煙溫度亦隨之下降。

根據(jù)以往的燃燒調(diào)整試驗(yàn)以及機(jī)組檢修經(jīng)驗(yàn)，以上問題通過運(yùn)行調(diào)整或一般性檢修已經(jīng)無法徹底解決，所以說，通過綜合治理的受熱面改造，增加尾部煙道空間以布置SCR系統(tǒng)，同時(shí)一并解決鍋爐存在的上述問題，以提高機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性，成為電廠的當(dāng)務(wù)之急。

2.2改造方案總述

方案一改造內(nèi)容如下:利用水平煙道的空間，增加高溫再熱器的受熱面;拆除尾部煙道中高溫省煤器、低溫省煤器以及附屬設(shè)備，布置H型省煤器;拆除高溫空氣預(yù)熱器、低溫空氣預(yù)熱器，布置回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。

方案二改造內(nèi)容如下:拆除原有的冷段再熱器，布置全新的冷段再熱器;拆除尾部煙道中高溫段省煤器、低溫段省煤器以及附屬設(shè)備，布置H型省煤器;拆除高溫段空氣預(yù)熱器、低溫段空氣預(yù)熱器，布置回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。

3計(jì)算結(jié)果及分析

方案一改造內(nèi)容為高溫再熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器，方案二的改造內(nèi)容為冷段再熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器。

表3不同方案對比分析

兩個(gè)方案的主要區(qū)別在于:

1)改造冷段再熱器現(xiàn)場改造工作量較大，涉及到多個(gè)部件的改造，施工周期長，需要拆除冷再所有受熱面和懸吊管，冷段再熱器增加面積后出口汽溫進(jìn)一步升高，壁溫會進(jìn)一步升高，考慮到方案的可靠性，低溫再熱器受熱面管材須進(jìn)行升檔，采用SA-210C管材替換20G管材。同時(shí)，為增加低溫再熱器受熱面面積，受熱面由∩型布置改為受熱面E型布置，蛇形管中間間距留出760毫米檢修空間和裝設(shè)吹灰器，再熱器冷段入口集箱高度須降低840mm，需要拆除后包墻管穿墻部分和冷段再熱器入口集箱，同時(shí)需要針對再熱器入口管道重新進(jìn)行管系計(jì)算，核算集箱及管道推力，重新選取吊掛。另外，由于低溫再熱器入口高度降低，需要改造省煤器出口集箱，滿足低溫再熱器的安裝空間，脫硝出口煙道高度降低，不利于脫硝系統(tǒng)的布置。相比之下，方案一工作量較小，僅需將高再出口段管屏隔斷，連接新管屏，而且采用壁溫裕量更大的T91材料，增強(qiáng)了運(yùn)行的可靠性。

2)考慮到懸吊管的強(qiáng)度，在方案二中增加了冷段再熱器受熱面后，需要相應(yīng)的減少省煤器的重量，省煤器的傳熱溫壓要高于冷段再熱器，受熱面面積減少后出口煙溫升高，排煙溫度升高，與方案一相比升高了5～10℃，所以方案二經(jīng)濟(jì)性低于方案一;再熱系統(tǒng)吸熱量增加后，汽汽交換器閥門開度會關(guān)小，再熱蒸汽流經(jīng)比例減小，過熱汽溫升高，過熱減溫水量升高，在方案二中，省煤器吸熱量偏小，過熱減溫水量增加，受兩因素疊加影響，方案二不利于過熱汽溫的控制。綜合對比，建議采用方案一，即通過改造高溫再熱器、H型省煤器、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器來滿足脫硝改造的要求，同時(shí)解決鍋爐存在的一系列問題。

4結(jié)論及建議

通過對某電廠2×220MW機(jī)組鍋爐綜合治理受熱面改造可行性研究，得出以下結(jié)論及建議:

1)NOx排放濃度高、省煤器磨損嚴(yán)重、排煙溫度高、再熱汽溫低、空氣預(yù)熱器阻力大以及漏風(fēng)率偏高等問題的存在嚴(yán)重影響著機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性，所以對鍋爐進(jìn)行綜合治理的受熱面改造成為電廠的當(dāng)務(wù)之急。

2)通過不同改造方案的對比分析，建議采用方案一，即進(jìn)行高溫再熱器、省煤器、和空氣預(yù)熱器改造。

3)改造的主要內(nèi)容:拆除尾部煙道的高溫省煤器、高溫空氣預(yù)熱器、低溫省煤器、低溫空氣預(yù)熱器以及附屬設(shè)施;利用水平煙道空間，高再后半部分管屏高度加長，增加受熱面面積;布置H型省煤器;布置兩臺回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。

4)受熱面改造后能夠滿足SCR系統(tǒng)的布置，根據(jù)實(shí)際情況，現(xiàn)場條件能夠滿足受熱面改造的施工條件，該鍋爐能夠進(jìn)行該項(xiàng)受熱面的改造工作。

5)該項(xiàng)改造實(shí)施后，常規(guī)負(fù)荷下修正后排煙溫度將從162.66℃下降到147.82℃，鍋爐熱效率提高約1.01個(gè)百分點(diǎn)。

6)受熱面改造后，兩臺機(jī)組年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤14252.48t/年，按此項(xiàng)計(jì)算，CO2減排量約為37267.22t/年，大氣中粉塵減排量約為58.82t/年。大氣中SO2減排量約為7.64t/年，將改善當(dāng)?shù)丨h(huán)境空氣質(zhì)量，對提高人民群眾的生活質(zhì)量水平有著重要意義，該項(xiàng)目的實(shí)施具有明顯的社會和環(huán)境效益。