3号炉省煤器改造技改项目

3号炉省煤器改造技改项目

杨明宗

华电新疆五彩湾北一发电有限公司，新疆吉木萨尔，831700

摘要：华电新疆五彩湾北一发电有限公司（以下简称“北一发电公司”）为2×660MW机组，3、4号锅炉为东方电气集团东方锅炉股份有限公司设计、制造的DG1978.88/28.25/605/603-II12型超超临界、一次中间再热、单炉膛、前后墙对冲燃烧方式、固态排渣、平衡通风、全钢构架、全悬吊结构Π型变压运行直流锅炉。锅炉风烟系统配有1台三分仓回转式空气预热器、1台动叶可调式轴流送风机、2台双动叶可调式轴流引风机。

关键词：锅炉 改造

1.项目来源：

厂址位于新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州吉木萨尔县的准东五彩湾煤电煤化工工业园北部，冬夏温差明显，极端最高气温41.6℃，极端最低气温-36.6℃。锅炉80%负荷以上脱硝入口烟温偏高，DCS显示值超过410℃，高于脱硝催化剂最优运行温度380℃；同时锅炉单侧排烟温度175℃，严重影响布袋除尘安全运行；运行中为了防止SCR催化剂和布袋除尘超温运行，机组只能降低负荷运行，无法带满负荷。

根据华电电力科学研究院有限公司西北分院《3 号锅炉大修前性能试验报告》，1906t/h 工况下修正后锅炉热效率较设计值94.45%低1.63 个百分点，主要是修正后排烟温度为 158.0℃，较设计值 119.0℃高 39℃，排烟损失较设计值偏高了1.07个百分点；化学不完全燃烧热损失较设计值高 0.56 个百分点。

针对机组存在的问题，降低SCR入口烟温，同时降低排烟温度，拟在现有省煤器一级、二级管组下方增加一圈省煤器，增加省煤器吸热。降低省煤器出口烟温，降低脱硝入口烟温，降低空预器出口排烟温度，提高机组热效率。

2.锅炉设备及相关参数

2.1 锅炉主要参数：

2.2煤质资料

    二、改造的必要性：

1.改造理由及其形成原因的技术分析：

(1)改造理由：

锅炉80%负荷以上脱硝入口烟温偏高，DCS显示值超过410℃，高于脱硝催化剂最优运行温度380℃；同时锅炉单侧排烟温度175℃，严重影响布袋除尘安全运行；运行中为了防止SCR催化剂和布袋除尘超温运行，机组只能降低负荷运行，无法带满负荷。

(2)形成的原因技术分析:

锅炉主要燃煤为准东煤，具有较强的结焦特性，锅炉换热面有不同程度结焦情况，目前正常运行掺烧高岭土来控制结焦，因此造成运行中锅炉入炉煤量较设计值偏高，锅炉烟风量均较设计值偏大，锅炉80%负荷以上脱硝入口烟温偏高，DCS显示值超过410℃，高于脱硝催化剂最高允许运行温度380℃；同时锅炉设计为回转式单空预器，两侧烟温偏差较大，高负荷相差40℃单侧排烟温度175℃，严重影响布袋除尘安全运行。

2.解决办法：

在上组和下组省煤器下方增加省煤器管，原省煤器管排、进出口集箱位置不变，新增管排布置在原省煤器上下组之间及下组与进口集箱之间的检修空间内，改造系统方案如下图。省煤器新增管子规格、横向节距、纵向节距与原设计一致，省煤器进出水及上下组连接方式不变，新增管排吊挂方式与原管排一致。

由于省煤器重量增加较多，工程设计阶段还需核算吊挂及顶板的承重，若有必要，还需对吊挂及顶板进行加固。

3.改造的必要性：

安全方面：降低脱硝催化剂入口温度，降低布袋除尘入口温度，防止SCR催化剂和布袋除尘超温运行。

经济方面：（1）降低SCR入口烟温，同时降低排烟温度，降低省煤器出口烟温，降低锅炉排烟温度，提高机组热效率；

（2）降低SCR入口烟温和布袋除尘入口温度，增加催化剂和布袋除尘使用寿命，可延长检修周期，降低了检修劳动强度；

（3）电量及两个细则方面：2022年因机组排烟温度高，布袋除尘器超温，机组出力受到限制，导致电量较区域电厂较低，两个细则扣分考核严重，对我厂造成较大经济损失。

三、改造方案：

方案一：针对机组存在的问题，降低SCR入口烟温，同时降低排烟温度，分别在上组和下组省煤器下方增加8排省煤器管，共计增加16排管，原省煤器管排、进出口集箱位置不变，新增管排布置在原省煤器上下组之间及下组与进口集箱之间的检修空间内，改造系统方案如下图。省煤器新增管子规格、横向节距、纵向节距与原设计一致，省煤器进出水及上下组连接方式不变，新增管排吊挂方式与原管排一致。降低脱硝入口烟温，降低空预器出口排烟温度，提高机组热效率。

方案二：在上组和下组省煤器下方增加8排省煤器管，原省煤器管排、进出口集箱位置不变，新增管排布置在原省煤器上下组之间的检修空间内，改造系统方案如下图（中间部分）。省煤器新增管子规格、横向节距、纵向节距与原设计一致，省煤器进出水及上下组连接方式不变，新增管排吊挂方式与原管排一致。降低脱硝入口烟温，降低空预器出口排烟温度，提高机组热效率。

2. 施工图纸：

由于省煤器重量增加较多，工程设计阶段还需核算吊挂及顶板的承重，若有必要，还需对吊挂及顶板进行加固。

3.施工条件：施工工期30天，安排在机组大修期间进行。

4.工艺要求：换热面需跟原锅炉金属材质一致，要防止有积灰堵塞情况。

5.改造所需设备和材料清单：本项目采用EPC形式，设备和材料清单在招标文件中详细描述。

四、技术论证：

1.技术及实施方案的可行性：

改造前运行参数汇总表：

分析运行数据可知，低负荷段省煤器侧烟气挡板存在较大余量，增加省煤器面积后可以在低负荷时适当关闭省煤器侧烟气挡板以取得较高的SCR进口烟温，故仅在满负荷下计算增加省煤器面积对烟温水温的影响。

满负荷省煤器进口烟温530℃，根据经验该温度区间实际烟温比铠装热电偶测量值高30-40℃，故以560℃作为计算边界。

满负荷工况计算结果如下：

方案一：省煤器增加16排管排后，在额定负荷下，省煤器出口水温升高5℃，高负荷出口烟温降低26℃，根据运行数据省煤器侧烟气份额约70%，故SCR进口烟温降低约17℃。在30%负荷下，SCR进口烟温低于催化剂工作温度，需要关小低过侧烟气挡板以提高SCR进口烟温。

方案二：在额定负荷，省煤器增加8排管排后，省煤器出口水温升高3℃，出口烟温降低13℃，根据运行数据省煤器侧烟气份额约70%，故SCR进口烟温降低约9℃，在30%负荷下，SCR进口烟温低于催化剂工作温度，需要关小低过侧烟气挡板以提高SCR进口烟温。

注：SCR进口烟温大幅度降低后，低负荷空预器进口烟温同步降低，会导致热风温度降低或蒸汽暖风器蒸汽耗量提高，磨煤机干燥出力降低，故不建议大幅度降低SCR进口烟温。

五、投资估算及效益分析

1.投资估算

方案一：增加16排省煤器管排，预算投资920万元；

方案二：增加8排省煤器管排，预算投资460万元。

2.经济效益分析

改造后，因空预器入口烟温降低，空预器出口排烟温度同步降低4~6℃，锅炉效率提高0.3%，机组供电煤耗约降低1.0g/kwh。

六、综合论证及结论：

1.综合论证：

方案一：采用增加16排省煤器管，改造完成后，在满负荷工况下，SCR进口烟温降低约17℃，低于400℃，可以保证机组带满负荷时SCR入口烟温低于催化剂烧损温度，确保机组可以带满负荷安全运行。低负荷SCR进口烟温低于300℃，不能保证SCR正常运行温度。空预器进口烟温同步降低，会导致热风温度降低或蒸汽暖风器蒸汽耗量提高，磨煤机干燥出力降低，故不建议大幅度降低省煤器出口温度。

方案二：采用增加8排省煤器管，改造完成后，在满负荷工况下，SCR进口烟温降低约9℃，位于400℃左右，可以保证机组带满负荷时SCR入口烟温低于催化剂烧损温度，确保机组可以带满负荷安全运行。低负荷SCR进口烟温300℃左右，可保证SCR正常运行温度。

2.结论：方案二能保证各负荷阶段荷SCR入口温度在300℃-400℃，在正常运行范围，因此方案二可行。