摘要：锅炉受热面改造对锅炉见温水量有直接的影响，为证实相关论点并对相关工作人员工作实践有一定的指导性作用，本文通过对某发电公司机组运行过程中管壁超温和减温水量大的原因进行研究和分析，提出有效的锅炉受热面改造方案，提高主蒸汽温度，改善机组循环热效率，最终提高锅炉安全性。
关键词：锅炉;受热面;改造;减温水量;影响
锅炉是火力发电厂三大重要设备，其安全经济运行对机组有非常重要的意义。这些年来，锅炉受热面超温的问题较为突出，并且影响了很多电厂的稳定运行，如锅炉主、再热减温水流量过大、屏过超温、过热器减温水流量异常偏大等等，这些都严重影响其安全经济地运行。很多发电公司锅炉运行以来长期因为屏过管壁超温，过热器减温水量大和主汽温度低、再热减温水量大等问题，对锅炉安全性和经济性造成影响，在研究中发现国内很多同类型机组调研与分析中锅炉结构设计不合理、实际燃用煤种与设计煤种差距较大因素影响，需要对锅炉受热面进行改造，才能解决经济安全性的问题，由此可见，对锅炉受热面改造和锅炉减温水量的影响进行分析与探讨具有非常重要的意义。
1.某发电公司机组设备情况简介
选入本研究的某发电有限公司汽轮发电机组，锅炉为亚临界、单炉膛、前后墙对冲燃烧方式，一次中间再热、平衡通风、固态排渣、尾部双烟道、全钢悬吊型结构、半封闭布置自然循环汽包炉，锅炉汽包设计压力时19.82MPa，额定蒸发量是1923.7t/h，额定蒸汽温度是541°C，设计主燃料为当地应用的煤，低位发热量是2026kj/kg。炉膛燃烧的方法为正压直吹式制粉系统，燃烧器采用前墙、后墙对冲布置的方式，前墙的C、D、E磨和后墙的A、B、F磨各有三层，每层有5只旋流式轴向低NOx煤粉燃烧器与相应油点火器，顶层燃烧器上方则有一层燃烬风，前墙与后墙各分布5只，过热蒸汽气温是通过依靠设置于尾部分烟道底部调节挡板装置进行调节，在冷段再热器入口导管中还有两只事故喷水减温器[1]。
2.改造情况分析
首先，该锅炉的结构在进行设计的过程中就采用不合理的热负荷指标，使得炉膛设计较小，炉膛的高度偏低，设计煤种含硫量在1.5%以上，需要采用较小的炉膛容积放热强度qv和断面放热强度qF，这两个数值在进行设计的过程中需要应用推荐上限值均值，燃尽区的高度h1取值则为下限值的下限，但结果明显偏低了，这表明燃尽区的高度不够，对煤粉的燃尽不利，上述的原因都将导致锅炉蒸发受热面布置不够而影响燃烧效果。
其次，锅炉运行出现异常的根本因素还是受热面布置以及热负荷的分配出现不合理的情况，符合不同情况下锅炉蒸发受热面吸热量和吸热比率比设计值更低，低温过热器与末级过热器吸热量和吸热比率比设计值更高，这表明锅炉设计过程中锅炉性能核算采用的方法为相关经验系数，比如炉膛灰污系数、燃烧中心高度系数、对流换热系数、辐射换热系数等等计算不当，使得锅炉各受热面设计热负荷分布和实际情况有较大偏差，表现较为典型的是各负荷下锅炉实际给水温度相比于设计的高度差值达到6~12°C，这就会导致使用大量过热器减温水[2]。
再者是导致锅炉过热器管壁超温原因覆盖较多，如烟气流场和温度场存在偏差以及工质流量存在较大偏差等等，在对比分析锅炉实际的运行情况之后发现，导致锅炉高温过热器金属管壁超温最主要的原因是蒸发受热面产汽量不够，过热器系统中工质流量较少，工质温度过高，比如100%与75%THA实际运行低温过热器吸热量高出实际设计值，50%THA时两者对应值相当，因为工质流量比设计值小，所以工质温高出设计值。这样就会导致锅炉实际运行过程中，低温过热器出口汽温高出设计值，于是导致屏式过热器内部工质平均温度过高，屏郭关闭温度高出设计的温度值，那么烟气流动和温度偏差共同影响中管壁局部容易出现超温的情况。
还有就是过热器减温水量大的影响，造成过热器减温水量大最主要的原因有两点，首先是锅炉实际运行蒸发受热面吸热量比率小于设计的对应值，因锅炉受热面结构布置不合理，省煤器布置偏少，省煤器出口温度较低，于是炉膛水冷壁产汽能力不够，再者是锅炉主汽温度与再热器温度不得不在欠温条件下运行，要维持汽轮机组正常出力，就要加大减温水量，确保减温水量得以弥补产汽量的不足。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，因为设计过程中工作人员低谷低温过热器吸热能力，通常出现过热器布置过多的情况，那么蒸发受热面产汽量不足的化就会导致低温过热器实际出口汽温高出设计值，导致后续高温受热面金属管壁超温，这就需要大量过热减温水将屏式与高温过热器内部工质温度降下来，并在一定程度上将主气温度降低，才能确保高温换热器金属管壁的温度在其能够承受的范围中。
另外，设计减温水量一级与二级相当，但在实际的运行过程中，减温水只会在屏过的入口前喷，只有一级减温水的量，并且100%THA与75THA负荷减量中减温水量与设计结果相比会大很多。100%THA与75%负荷，运行时低温过热器出口汽温则高出设计计算的对应值，这就导致屏式过热器中蒸汽温度高出设计值。其主要的原因是进入低温过热器蒸汽流量不够，比受热面布置的低，导致流量过少，如果蒸汽温度偏高就会对屏式过热器冷却不够而超温[3]。100%THA与75%THA实际运行的锅炉低温过热器吸热量占比率大于设计值，各个负荷下蒸发受热面吸热量则小于设计值，此外末级过热器吸热量大于设计值，因此工质流速与流量在相同的基础上，末级过热器管壁温度高出设计值，容易导致管壁超温。因为锅炉实际燃烧煤种的灰分含量比设计煤种更多，就有可能使得换热器灰污程度明显高于设计的预估，屏式过热器和末级过热器工质温度一定时，灰污会更严重，管壁平均热阻更大，壁温则更高。
最后在所有的负荷下，屏式过热器吸热比例均小于设计的吸热比例，末级过热器实际吸热高出设计比值，这表明锅炉设计过程中在锅炉性能核算时应用经验系数取值不当，使其各受热面设计热负荷分布比实际情况更大。于是所有负荷下锅炉燃煤量多于对应设计燃煤量，平均超过有30t/h，部分煤耗增加因锅炉机组参数运行效率降低，这也表明实际燃用煤种与设计煤种之间存在差异，但是这个差异通常不会对受热面热负荷的分布情况产生过大的改变。燃煤量增加还会使得炉膛出口烟气温度升高，末级过热器则正好布置在炉膛出口的附近，炉膛温度升高以后，或是偏少过热蒸汽流量发挥共同作用下，末级过热器吸热比例会比设计值大幅度提升[4]。
3.有效解决方案研究
因为锅炉实际燃用煤种和设计煤种之间存在一定差异，锅炉的实际运行燃煤量则会大于设计值，产生的烟气也更多，使得炉膛内辐射吸热大幅度减少，水冷壁与屏式过热器吸热减少，那么炉膛出口烟气温度升高，布置的炉膛出口末级再热器热量对应值高于设计的值，尾部烟道对流受到地面吸热量增加的影响，低温过热器与再热器出口汽温比设计值更高，屏式过热器与高温再热器内部工质温度高，对应的冷却效果不够，最终导致管壁金属超温，需要通过降低参数的方式确保机组运行的安全性。因此，工作人员需要适当减少尾部烟道低温再热器与低温过热器受热的面积，才能降低低温过热器与再热器的吸热量，降低入口的汽温，此外还要增加省煤器受热面积，弥补颅内水冷壁由于煤种差异而导致吸热不足的情况，那么远原基础上的蒸发产汽量就会增加，达到避免管壁金属超温和降低减温水量的效果。
4.改造受热面的方案简述
针对上述的情况与分析的结果，对其进行的改造要求在原有受热面布置基础上，保持其他受热面不变，降低再侧省煤器纵向并增加12排，增加部分的光管设置为膜式换热器，去掉低温过热器受热面5圈40排，再将低温过热器最下面一组变为省煤器，也就是低再面积不变，低过热器面积减少一半，则能达到改造受热面的标准。
5.结束语
综上所述，不难发现当前很多电力公司锅炉运行过程中因为屏过管壁超温、过热器减温水量大、主汽温度低、再热减温水量大等问题，严重影响了锅炉运行的安全性与经济性，导致经营效益减少，因此必须引起相关人员的高度重视，对实际情况进行探讨分析，尤其是明确锅炉受热面改造对锅炉减温水量的影响，进行合理改造，才能确保锅炉运行的功能。
参考文献
[1]樊江涛.韩城第二发电厂600MW锅炉受热面超温分析及技术改造[J].城市建设理论研究（电子版）,2017,10(15):78-79.
[2]孟建国,曹建臣.通过受热面改造解决再热汽温低问题[J].华北电力技术,2010,4(25):61-62.
[3]周军城.低氮燃烧对锅炉受热面壁温影响及应对方案研究[D].华北电力大学,2015.
[4]苏利红.600MW锅炉受热面技术改造[J].电力学报,2011,12(8):90-91.
论文作者:贲国山
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/15
标签：锅炉论文; 温水论文; 过热器论文; 管壁论文; 炉膛论文; 温度论文; 工质论文; 《基层建设》2019年第23期论文;