作者:殷亞寧 郭馨
2020/7/23 9:33:05 我要投稿北極星大氣網訊:摘要:為滿足脫硝改造要求，解決鍋爐存在的省煤器洩露造成機組非停、排煙溫度高、再熱汽溫偏低等問題，保證機組運行的安全性和經濟性。本文針對該電廠現有煤質和運行數據進行擬合熱力計算，並對結果進行全面分析，在此基礎上進行管屏計算，提出2種受熱面改造方案，進行方案可行性論證，確定最佳、最有效的改造方案。
關鍵詞：脫硝改造；鍋爐；校核計算；方案分析
0引言
某電廠2×220MW機組鍋爐NOx的排放限值為200mg/Nm3，當前排放濃度在500～800mg/Nm3，遠高於新環境保護標準的要求，電廠計劃對兩臺鍋爐進行採用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。兩臺鍋爐省煤器均存在磨損嚴重問題。
為此，對鍋爐進行綜合治理，以滿足脫硝改造要求，降低NOx排放濃度，同時解決鍋爐存在的省煤器洩露造成機組非停、排煙溫度高、再熱汽溫偏低等問題，是該電廠貫徹落實國家環保政策和集團節能減排要求的必然選擇，同時也是提高機組安全性和經濟性的當務之急。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、一次中間再熱、單汽包、自然循環蒸汽爐，配220MW汽輪發電機組。
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，爐膛出口處布置有後屏過熱器，在水平煙道裡裝設有對流過熱器和再熱器熱段。爐頂、水平煙道兩側及轉向室布滿了頂棚管及包牆管;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熱器。
本鍋爐系固態排渣煤粉爐，採用直流燃燒器、四角布置切圓燃燒方式，配有四臺鋼球磨煤機。
制粉系統為乏氣送粉、中間儲倉式，配有冷、熱爐煙系統，熱煙取自十米爐膛兩側水冷壁，冷煙來自引風機出口，由兩臺冷煙風機送入制粉系統內。
表1燃料特性
表2鍋爐主要參數
2改造方案設想及分析
2.1問題相關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、省煤器磨損嚴重、管式預熱器阻力大、空氣預熱器漏風率大以及大負荷下送風機等問題，存在一定的相關性。當解決了再熱汽溫偏低問題，排煙溫度隨之下降，當更換了新型省煤器，解決了省煤器磨損問題，排煙溫度亦隨之下降;當更換了新型空氣預熱器，預熱器阻力過大、漏風率過大和大負荷下送風機等問題得到解決，排煙溫度亦隨之下降。
根據以往的燃燒調整試驗以及機組檢修經驗，以上問題通過運行調整或一般性檢修已經無法徹底解決，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，同時一併解決鍋爐存在的上述問題，以提高機組的安全性和經濟性，成為電廠的當務之急。
2.2改造方案總述
方案一改造內容如下: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備，布置H型省煤器;拆除高溫空氣預熱器、低溫空氣預熱器，布置迴轉式空氣預熱器。
方案二改造內容如下: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備，布置H型省煤器;拆除高溫段空氣預熱器、低溫段空氣預熱器，布置迴轉式空氣預熱器。
3計算結果及分析
方案一改造內容為高溫再熱器、省煤器和空氣預熱器，方案二的改造內容為冷段再熱器、省煤器和空氣預熱器。
表3不同方案對比分析
兩個方案的主要區別在於:
1)改造冷段再熱器現場改造工作量較大，涉及到多個部件的改造，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後出口汽溫進一步升高，壁溫會進一步升高，考慮到方案的可靠性，低溫再熱器受熱面管材須進行升檔，採用SA－210C管材替換20G管材。同時，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吹灰器，再熱器冷段入口集箱高度須降低840mm，需要拆除後包牆管穿牆部分和冷段再熱器入口集箱，同時需要針對再熱器入口管道重新進行管系計算，核算集箱及管道推力，重新選取吊掛。另外，由於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，不利於脫硝系統的布置。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，而且採用壁溫裕量更大的T91材料，增強了運行的可靠性。
2)考慮到懸吊管的強度，在方案二中增加了冷段再熱器受熱面後，需要相應的減少省煤器的重量，省煤器的傳熱溫壓要高於冷段再熱器，受熱面面積減少後出口煙溫升高，排煙溫度升高，與方案一相比升高了5～10℃，所以方案二經濟性低於方案一;再熱系統吸熱量增加後，汽汽交換器閥門開度會關小，再熱蒸汽流經比例減小，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，方案二不利於過熱汽溫的控制。綜合對比，建議採用方案一，即通過改造高溫再熱器、H型省煤器、迴轉式空氣預熱器來滿足脫硝改造的要求，同時解決鍋爐存在的一系列問題。
4結論及建議
通過對某電廠2×220MW機組鍋爐綜合治理受熱面改造可行性研究，得出以下結論及建議:
1)NOx排放濃度高、省煤器磨損嚴重、排煙溫度高、再熱汽溫低、空氣預熱器阻力大以及漏風率偏高等問題的存在嚴重影響著機組的安全性和經濟性，所以對鍋爐進行綜合治理的受熱面改造成為電廠的當務之急。
2)通過不同改造方案的對比分析，建議採用方案一，即進行高溫再熱器、省煤器、和空氣預熱器改造。
3)改造的主要內容:拆除尾部煙道的高溫省煤器、高溫空氣預熱器、低溫省煤器、低溫空氣預熱器以及附屬設施;利用水平煙道空間，高再後半部分管屏高度加長，增加受熱面面積;布置H型省煤器;布置兩臺迴轉式空氣預熱器。
4)受熱面改造後能夠滿足SCR系統的布置，根據實際情況，現場條件能夠滿足受熱面改造的施工條件，該鍋爐能夠進行該項受熱面的改造工作。
5)該項改造實施後，常規負荷下修正後排煙溫度將從162.66℃下降到147.82℃，鍋爐熱效率提高約1.01個百分點。
6)受熱面改造後，兩臺機組年節約標準煤14252.48t/年，按此項計算，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，將改善當地環境空氣品質，對提高人民群眾的生活質量水平有著重要意義，該項目的實施具有明顯的社會和環境效益。
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