华力能源－技术案例

山西娘子关电厂1#炉综合改造工程

一、概述

娘子关电厂 1#锅炉系哈尔滨锅炉厂制造的HG-410/100-2型，单汽包自然循环“Л”型布置的半开式液态排渣炉。1970年10月安装。

锅炉按阳泉无烟煤设计，设计工作参数如下：

额定蒸发量 D=410t/h

汽包工作压力 Pqb=11.38MP

过热器出口压力 Pgr=9.81MP

过热器出口温度 Tgr=540

给水温度 Tgs=220

排烟温度 Tpy=147

由于锅炉设计本身存在的问题，该炉曾进行过一系列改造，主要有：原回转式空气预热器改为两级管式空气热器预；原平盘中速磨直吹系统改为钢球磨中间储仓式温风送粉系统；炉膛增高1.5m，总辐射受热面增加91m 2 ；切掉部分高过受热面；重新设计了直流燃烧器等，后来由于管式空预堵塞严重、尾部烟道漏风量增高、炉膛燃烧缺风、省煤器磨损严重等原因，娘子关电厂先后于1997年和2000年对1#炉进行大修改造。改造方案由我所拟定并组织设计实施，改进的主要内容有：将原有置换段管式空预器改为热管式空预器并对冷热风道作相对调整；原有低温级省煤器烟道扩宽、光管改为鳍片管；原有高温级省煤器光管改为鳍片管。

二、一号炉改造方案

1.热管式空预器方案

热管式空器烟气侧扩展受热面采用鳍片扩展，空气侧受热面采用肋片扩展。热管空预器的参数见下表

表一热管换热器参数表

热管热段长度	1.9m	第一组 S1及壁温	6mm 110
热管冷段长度	1.4m	第二组 S1及壁温	12mm 109
热管入口烟温	200 o C	第三组 S1及壁温	24mm 108
空气入口温度	30 o C	第四组 S1及壁温	40mm 106
空气出口温度	108 o C	第五组 S1及壁温	光管
平均烟速	8m/s	平均空速	6.55m/s
烟气侧阻力	32.5mmH 2 O	空气侧阻力	47.4mmH 2 O

2.低温省煤器改进方案

低温级省煤器原烟道尺寸为 5300×4500×2，改后尺寸为5300×5175×2，原光管换热面改为鳍片式换热面，纵向排数由原来16排增至24排。改造前后参数对比见下表

表二低温省煤器改造前后参数对比

项目	单位	改前数据	改后数据
管子直径	Mm	Ф 32×4	Ф 32×4
横向节距	Mm	80	90
纵向节距	Mm	40/60	50
横向排数	排	56/55	57/57
纵向排数	排	16	24
受热面积	M 2	930	2680
烟气流通截面	M 2	29	35.5
水流通面积	M 2	0.202	0.21
烟气流速	M/S	9.23	6.82

3. 高温省煤器改进方案

高温省煤器布置于低温过热器及转向室之后，位于尾部烟道的入口。改造前后参数对比见下表：

表三高温省煤器的结构数据

项目	单位	改前数据	改后数据
管子形式		光管	鳍片管
管子直径	Mm	Ф 32×4	Ф 32×4
横向节距	Mm	80	106
纵向节距	Mm	40/60	50
横向排数	排	56/55	42/42
纵向排数	排	16	16
受热面积	M 2	930	1306
烟气流通截面	M 2	29	33.45
水流通面积	M 2	0.202	0.153
烟气流速	M/S	10.77	9.37

三、改造前后热力计算结果比较

	83年改进设计计算值	改后抽温风热力计算	改后不抽温风热力计算
炉膛出口烟温	1190.0	1169	1170
屏过出口烟温	998.0	1017	1017
高过出口烟温	756.0	753	753
低过出口烟温	637.0	634.00	633
高省入口烟温	609	590	590
高省出口烟温	472.0	471	464
高省出口烟温	380.0	377	365
低省出口烟温	304	309	303
排烟温度	147	150.7	147.8
热风温度	400.0	402	379
温风温度	243	248	242
一级减温水量 T/H	8.00	8.0	8.0
二级减温水量 T/H	8.0	12.3	12.1
锅炉效率	90.27	89.778	89.903
计算燃煤量	44706	45008	44946

四、改后试验结果

为了鉴定改后效果，同娘子关电厂一起于 97年7月23日-97年7月28对1#炉做了大修及改后热力试验，以比较改造前后各项热损失及锅炉效率。

表五改造后热力试验结果

序号		项目	符号	单位		数值
1		电负荷	P	HV		88		77		60
2		主汽机量		T/h		325		281		210
3		主汽压力		Mpa		8.07		8.71		8.08
4		主汽温度		o c		531		510		534
5		给水流量		T/h		304		273		187
6		给水压力		Mpa		13.7		14.0		14.0
7		给水温度		o c
8		一级减温水量		T/h		34.4		27.6		10.9
9		二级减温水量		T/h		14.4				13.6
10		温风温度		o c		243		240		244
11		热风温度		o c		331		310		307
12		总风压力		Mpa		3．15		3．07		2．93
13		炉膛负压		Pa		-10		-10		-10
14		给粉机停运数
15		二级省煤器前烟温		o c		505		483		450
16		二级空预器前烟温		o c		391		389		317
17		一级省煤器前烟温		o c		300		281		230
18		一级空预器前烟温		o c		217		210		204
19		热管前烟温		o c		185		185		176
20		热管后烟温		o c		148		146		130
21		流焦情况				右侧流焦		右侧流焦		不流焦
22		理论空气量				6.83		6.51		6.68
23		飞灰百分率
24		飞灰可燃物含量				8.5		8.09		7.06
25		炉渣可燃物含量		%
26		机械不完全热损失		%		1.25		1.06		0.87
27		排烟温度		o c		143		142		133
28		烟道出口烟气含氧量		%
29		烟道出口烟气含（ RO 2 ）量		%		10.8		10.5		10.1
30		燃料特性系数	β			0.002		0.001		0.007
31		排烟过剩空气系数				1.706		1.810		1.868
32		冷风温度		o c		40		40		40
33		排烟热损失	Q 4	%		6.61		6.76		6.18
34		化学未完全燃烧热损失		%		0		0		0
35		散热损失	η	%		0.51		0.60		0.71
36	灰渣物理热损失					0.53	0.0		0.46
37	锅炉各项热损失之和					0.05	0.32		0.67
38	锅炉热效率		η		%	91.20	90.96		91.18

由处理结果可以看出，在三个电负荷即： 88MW, 77MW, 60MW下，锅炉效率依次为：91.2%， 90.98%， 91.78%，比改造前提高了4%左右（改前76MW， 71MW， 62MW依次为87.04%， 87.97%， 87.32%）空预器出口过量空气系数依次为：1.706，1.801， 1.858，锅炉效率的提高主要是由于飞灰可燃物含量大幅度降低，使的机械不完全燃烧损失降低（飞灰可燃物含量改前为：24.89%， 21.46%， 15.52%，改后为：8.75%， 6.01%， 7.08%）排烟损失降低。

五、结论

尾部受热面综合改造后娘子关电厂 1号炉运行情况有了明显改观。

• 机组最大运行负荷由改前 80MW提高到了86MW。

• 锅炉热效率提高了 4%左右。

• 尾部低温段空预器堵塞现象消失。

• 尾部烟道各段烟温平均降低 60℃左右。

由此证明热管式空预器及鳍片式省煤器的应用在尾部受热面改造中是非常成功的。