华电章丘发电有限公司#2锅炉主汽、再热汽温偏低问题的解决措施

      张立群  万庆海

      华电章丘发电有限公司山东省章丘市 250216

      摘要：随着社会经济的发展，电力负荷形势随着发生显著变化，针对华电
章丘发电有限公司#2锅炉主汽、再热汽温偏低问题进行分析研究，采用了水冷壁
绝热喷涂技术提高#2锅炉主汽、再热汽温，此举不但使#2锅炉主汽、再热汽温达
到设计温度，提高了机组的经济性，而且增强了锅炉低负荷工况稳燃与节油，减
少了汽轮机末级叶片的水蚀程度，同时有效阻止了高温腐蚀的发生。为机组的安
全运行及运行调整提供有力保证。

      关键词：燃煤锅炉　锅炉主汽、再热汽温绝热喷涂　调峰

      1.前言华电章丘发电有限公司#1、#2锅炉为上海锅炉厂生产的SG—435/13.7
—M760超高压自然循环炉，系中间再热机组，中间储仓式热风送粉四角喷射切圆
燃烧系统的固态排渣煤粉炉，锅炉设计煤种为当地贫煤，配135MW 汽轮发电机组，
设计为带基本负荷，并有一定调峰能力。两台机组分别于2002年9 月27日和12月
31日移交试生产，自投运以来#1、#2炉一直存在主汽和再热蒸汽参数偏低等问题
；研究分析发现该炉型设计对燃烧贫煤时炉内受热面布置不太合理。不但造成主
汽和再热蒸汽参数偏低，而且炉膛燃烧温度偏低，导致低负荷稳燃能力较差，达
不到电网要求的稳燃负荷。然而随着国民经济的迅速发展，用电峰谷差会越来越
大，不仅迫切需要机组调峰，而且竞价上网压力越来越大，使得燃煤锅炉偏离设
计负荷下的经济性和低负荷不投油稳燃问题日益突出，就火电厂的实际情况调查
分析得出：锅炉主汽、再热汽温除了与煤质、人员调整有关外，关键在于锅炉自
身的结构布置，不但直接决定锅炉燃烧得好坏，而且决定着机组的安全性和经济
性。我们对章丘发电有限公司#2炉的受热面整体结构布置进行了研究，提出并实
施了水冷壁绝热喷涂措施，最终不但使#2锅炉主汽、再热汽温达到设计温度，提
高了机组的经济性，而且增强了锅炉低负荷工况稳燃能力，减少了汽轮机末级叶
片的水蚀程度，同时有效阻止了高温腐蚀的发生。使机组的经济性和安全性有了
很大程度的提高。

      2.系统介绍

      2.1 锅炉概况

      锅炉型号：SG—435/13.7—M760

      锅炉名称：435t/h超高压自然循环锅炉

      主要设计参数：

      项目单位 BMCR ECR 70%BMCR

      过热蒸汽出口流量 t/h 435 392 304.5

      过热蒸汽出口温度℃ 540 540 540

      过热蒸汽出口压力 MPa（g ） 13.7 13.6 13.4

      再热蒸汽出口流量 t/h 357 323 253.6

      再热蒸汽进口温度℃ 315 307 292

      再热蒸汽出口温度℃ 540 540 540

      再热蒸汽进口压力 MPa（g ） 2.59 2.34 1.82

      再热蒸汽出口压力 MPa（g ） 2.46 2.22 1.72

      给水温度℃ 244 240 224

      省煤器进口压力 MPa（g ） 15.7 15.6 15.55

      预热器进口风温℃ 20 20 20

      热风温度℃ 352 341 315

      排烟温度℃ 135.6 129.4 117.2

      炉膛容积热负荷 MJ/m3？h 504 457 366

      炉膛断面热负荷 MJ/m2？h 15383 13957 11168

      设计效率 % 91 91.2 91.4

      制造厂家：上海锅炉厂有限公司

      2.2 主要受热面情况：

      2.2.1 水冷壁

      名称单位内容

      形式膜式

      外径×壁厚 mm φ60×6

      间距 mm 80.5

      管子数根 460

      面积 M2 1582.7

      2.2.2 过热器

      名称单位顶棚尾、侧包复前屏后屏对过

      外径×壁厚 mm φ42×5 φ51×5.5 φ38×5

      φ38×4.5 φ38×5 φ38×5

      材质 20G 20G 12Cr1MoVG

      102 钢 12Cr1MoVG

      102 钢 12Cr1MoVG

      102 钢

      片数片 6 14 104

      间距 mm 1350 630 90

      布置方式 U型 W型顺流顺列

      面积 M2 220 225.9 288 526 1526

      2.2.3 再热器

      名称单位低再高再

      外径×壁厚 mm φ42×3.5 φ42×4

      材质 20G 15CrMoG 12Cr1MoVG SA213-T91 12Cr1MoVG

      排数排 104 104

      节距 mm 90 90

      布置方式逆流顺列顺流顺列

      面积 M2 5500 1364

      2.2.4 燃烧器

      燃烧器为正四角布置，#2、#4角形成切向燃烧假想大切圆φ800mm ，#1、
#3形成假想小切圆φ200mm.除最上层二次风喷嘴用手轮摆动，最下层二次风喷嘴
及下一次风喷嘴不摆动，另外的喷嘴上、下可摆动±15°。四角同一层喷嘴的摆
动角应一致。二次风门调节由电动执行机构执行。

      2.2.5 炉膛

      深为8.84米；宽为9.60米；宽深比1.086 ；炉膛周界长度36.88 米。

      2.3 燃烧器形式及布置

      锅炉燃烧器为正四角布置，#2、#4角形成切向燃烧假想大切圆φ800mm ，
#1、#3形成假想小切圆φ200mm.除最上层二次风喷嘴用手轮摆动，其它二次风喷
嘴及下一次风喷嘴不摆动，另外的喷嘴上、下可摆动±15度。四角同一层喷嘴的
摆动角一致。二次风门调节由电动执行机构执行。水平浓淡燃烧器。

      喷燃器设计参数：

      风率风温风量喷口面积风速阻力

      % ℃ m3/h m2 m/s Pa

      一次风 19 160 ——200 122709 1.44 23.7—25.9 1500

      二次风 60.62 340 508955 3.27 43.2 1200

      三次风 16.38 90 100547 0.54 51.7 2000

      燃烧器布置图

      3.机组存在问题及分析

      3.1 锅炉主汽温度和再热汽温偏低，在额定负荷下约低15-20 ℃，低负荷
时甚至达到30℃，不仅严重影响机组经济性，而且影响到安全运行。

      3.2 锅炉炉膛出口烟温低，达不到设计参数，导致主汽温度、再热汽温、
热风温度和排烟温度都低于设计。 3.3飞灰大渣含碳量高，飞灰在5%左右，大渣
在12-15%.

      分析其原因，主要是因为上海锅炉厂生产的SG—435/13.7—M760超高压自
然循环炉设计时，贫瘦煤炉型设计中较少。为了燃煤的燃尽，炉膛的高度提高了
3 米，使水冷壁受热面增加较多，增大了约110m2 左右，而使过热器和再热器吸
热面积原本满足要求的设计面积变得相对变小，导致热量分配不太合理。因考虑
消除结焦而未设计卫燃带，从而使水冷壁吸热量大幅增加，炉膛火焰中心区温度
偏低，燃烧不充分，水冷壁吸热量较大，使炉膛内温度偏低，从而炉膛出口烟温
也较设计值偏低，炉膛出口烟温的偏低，使过热器和再热器收热量减少，所以锅
炉主汽和再热蒸汽温度低，额定负荷时在520-525 ℃左右。

      炉膛出口烟温的偏低，导致进入空预器的烟温也偏低，使热风温度在280-290
℃左右，低于设计60℃以上，从而使燃烧器喷出的煤粉着火距离远，易产生波动，
遇有较劣质燃煤时，容易发生灭火，导致低负荷稳燃能力较差。

      上述两个原因，也使得锅炉热效率有所降低，飞灰大渣含碳量高，飞灰在
4-5%左右，大渣在12-15%.

      4.采用的稳燃和提高主汽、再热蒸汽参数的措施

      2004年以来，我公司在运行方面采取了降低煤粉细度，安装风粉在线监测
系统，降低一次风量和风速，将燃烧器摆角向上调至＋15°，提高锅炉燃烧的火
焰中心，减少水冷壁的吸热量，提高炉膛出口烟温，从而提高汽温；和优化吹灰
方式等措施，以期达到安全经济运行的目的。但仅仅是解决了机组稳燃问题，并
不能改变锅炉本身设计结构不合理所造成的主汽温度、再热汽温、热风温度和排
烟温度都低于设计和飞灰大渣含碳量高的问题。

      我公司从提高级组安全经济运行的角度出发，为了进一步内部挖潜，节能
降耗，从根本上解决锅炉本身设计结构不合理所造成的主汽温度、再热汽温、热
风温度和排烟温度都低于设计和飞灰大渣含碳量高的问题。经过充分科研论证，
科学合理的计算和设计，决定对#2锅炉进行改造，适当减少水冷壁的吸热量，合
理分配锅炉个受热面的吸热量，从而提高主汽温度、再热汽温、热风温度和排烟
温度和降低飞灰大渣含碳量，达到经济安全运行的目的。

      通过论证，我公司未采取简单的敷设绝热卫燃带的方式，而是采取了在#2
锅炉燃烧器上部分层喷涂200 m2绝热涂料的方式进行调整受热面的吸热量。原因
如下，绝热卫燃带绝热效果好，几乎不存在热传导，卫燃带表面温度高，极易结
焦挂焦，造成大焦坠落灭火和砸伤底部水冷壁，甚至还会伤及打焦的运行人员。
喷涂的绝热涂料还有一定的导热性，绝热效果稍差，但表面温度低于焦渣融化凝
聚温度，极少结焦挂焦，不存在造成大焦坠落灭火和砸伤底部水冷壁问题，同时
所做的面积比卫燃带大，采用分3 层布置，有利于提高整个炉膛温度，降低飞灰
大渣含碳量。

      2006年3 月，我公司#2机组B 级检修期间，完成上述工作，共进行清理、
喷涂基料、喷涂两层绝热涂料和盖面喷胶等工序，历经15天，喷涂位置，在燃烧
器上部标高15.5m 处开始沿炉膛四周向上涂1250mm涂料，中间隔开550mm （目的
是为了防止结焦），再沿炉膛四周向上涂1250mm涂料，中间隔开550mm ，再沿炉
膛四周向上涂1250mm涂料，中间隔开550mm ，再向上喷涂800mm.涂料层厚度为1mm
，要求涂料隔热性能好、牢固，保证一个大修期不脱漏。

      5.效果

      在采取了上述措施后，华电章丘发电有限公司#2锅炉燃烧趋于稳定，锅炉
主汽温度、再热汽温度均有提高，飞灰、大渣含炭量有所下降，排烟温度有所上
升，经过对比计算，锅炉效率校改造前有所提高。

      5.1 ＃2 机组改造前后对比

      额定负荷（135MW ）下喷涂隔热涂料前屏过出口烟温为806.5 ℃，改造后
锅炉屏过出口烟温为870.4 ℃，提高63.9℃，过热蒸汽出口温度532 ℃（有减温
水投入），较改前的514 ℃提高18℃，再热蒸汽出口温度达到538 ℃较改前的533
℃提高5 ℃，主再热汽温均达到或接近设计值540 ℃。这样机组运行的安全性和
经济性均得到明显的改善。

      在100MW 负荷的情况下，改造前锅炉屏过出口烟温为695 ℃，改后温度提
高到749 ℃，提高了54℃，过热蒸汽出口温度530 ℃（有减温水投入），比改造
前的514 ℃高16℃，再热蒸汽出口温度532 ℃较改造前的508 ℃高出24℃。

      5.3 锅炉燃烧效率明显提高

      改造后＃2 锅炉的燃烧工况得到明显的改善，热风温度明显提高，较改前
提高≥10℃，使锅炉的燃烧效率提高了0.352 ％，在135MW 负荷燃料相同的情况
下，＃1 、＃2 炉飞灰炉渣含碳量见下表。

      135MW 负荷飞灰、炉渣含碳量及燃烧效率（2006年4 月5 日）

      项目单位＃1 锅炉＃2 锅炉

      空预器处飞灰含碳量％ 2.87 2.41

      炉渣含碳量％ 15.77 12.01

      锅炉机械不完全燃烧热损失q4％ 1.689 1.337

      5.4 排烟温度有所提高

      由于炉膛出口烟温的增加，排烟温度有所提高但并不明显，额定负荷下提
高了4 ℃，使得锅炉热效率有所降低，经计算提高4 ℃的烟温使得q2增加0.222
％。

      针对我厂的锅炉机组排烟温度的提高有其积极的一面，可以改善尾部受热
面的换热效果提高热风温度，还可以减轻尾部受热面的低温腐蚀，有利于机组安
全运行，同时减小暖风器的投入面积，使机组的抽汽量减小，进一步降低了煤耗。

      5.5 锅炉热效率提高

      此项目的实施，不但提高了主再热汽温，同时锅炉热效率提高0.5%，减小
了燃煤量，燃烧工况的改善使q4减小了0.352 ％，由于排烟温度的提高使q 2 增
加了0.222 ％，这样经隔热涂料的喷涂使锅炉的热效率提高约0.63％，经测试改
造后锅炉的热效率为91.44 ％。

      6 、结论：

      经各种负荷的试验、同时对比改前及＃1 机组的运行情况综合分析，改造
后主蒸汽温度提高≥10℃，再热蒸汽温度提高≥5 ℃，基本可达到或接近设计值，
没有超温现象的发生。

      炉膛出口烟温提高、热风温度提高，锅炉燃烧效率提高。排烟温度提高，
尾部传热特性得到改善，防止低温腐蚀的发生。综合分析锅炉效率略有提高。

      对于135MW 机组，试验数据表明主汽温度每提高10℃降低煤耗1.0 －1.2
g/kWh ，再热汽温每提高10℃降低煤耗0.9 －1.1g/kWh，改进后主蒸汽温度提高
≥10℃，再蒸汽温度提高≥5 ℃，保守计算可降低煤耗1.5 g/kWh ，年发电量按
6.75亿KWH 计算，年节约标准煤（按500 元/t）量达1012.5t ，这样忽略锅炉效
率提高及停暖风器所节省的燃煤，年可节约资金50万元以上。

      潜在效益更为显著，再热汽温度的提高保证汽轮机末级叶片处的蒸汽正常
湿度，保证汽轮机工作的安全性，提高设备的使用寿命，同时锅炉尾部受热面的
换热特性得到改善，避免低温腐蚀的发生。