400吨时锅炉改造设计

　　上海锅炉厂有限公司戚光泽忻泉涌吨/时超高压中间再热锅炉于69年投人运行，近三十年来400吨/时锅炉已发展成为能燃用多品种燃料的系列产品。在改革开放以后的近二十年来我们从国外发达国家引进了锅炉设计制造技术，使我们的锅炉设计制造技术上了一个台阶，锅炉的安全可靠性和经济性达到和接近国际先进水平。鉴于这种形势，上海锅炉厂有限公司所属开源锅炉工程有限公司根据电厂用户对锅炉提出的不同要求，专门负责对历年来的出厂电站锅炉进行设计改造并提供改造所需的锅炉有关部组件。如山东莱芜发电厂三台400吨/时锅炉的扩容更新、鞍山热电厂和山东沾化电厂400吨/时锅炉由燃油改为燃煤锅炉、上海闵行发电厂400吨/时锅炉的扩容增效改造以及射阳港电厂、半山电厂、盐城电厂锅炉为解决一二次汽温而进行的过热器、再热器受热面调整。此外，对电厂进行的燃烧器和炉顶密封改进以及为解决尾部磨损的省煤器更新改造和空气预热器的密封结构改进等，现将近年来经我公司改造更新的工程项目介绍如下：一、莱芜发电厂锅炉的扩容更新莱芜发电厂共装有三台400吨/时锅炉，分别于72年、73年和75年投人运行，锅炉为带有中间再热的超高压自然循环锅炉，型布置，前后烟井之间无隔弄，炉顶管和锅筒中心标高分别为33800mm和37000mm，炉膛宽度为11220mm，深度为7440mm，后烟井深度为5500mm，锅炉采用带有旋流式燃烧器的前墙燃烧方式，燃烧器分四层，每层四只共十六只燃烧器，配用四台2874/410钢球磨的直吹式制粉系统，高一层燃烧器和屏底之间的距离为7500毫米，过热器高温部分采用国内自行研制的n11材料，由于该材料未能达到研制时预期的强度数据，锅炉被限制在5401C温度下运行。

　　锅炉存在的主要问题有：由于燃用结焦性煤引起的炉膛结焦问题；屏式过热器区结焦问题；过热器和再热器超温问题；尾部受热面磨损问题。由于存在这四大问题，从1981年锅炉出力被限制在350吨/时，机组负荷被降为11万KW运行。

　　莱芜发电厂三台锅炉均已运行二十余年，95年年底电厂为发挥和挖掘机组潜力，改变机炉长期不匹配情况，提高机组运行的经济性，对锅炉提出了扩容增效的更新改造要求，要求在燃用目前强结焦性的莱芜煤条件下，解决上述四大问题，使锅炉出力从350吨/时恢复到400吨/时，机组出力由11KW提高到12.5万KW，同时通过改造，使锅炉恢复并延长使用寿命，在今后1520年内能达到长期安全可靠地运行。

　　3、锅炉改造方案及具体改造内容锅炉炉膛及燃烧设备改造。莱芜发电厂锅炉改造的关键问题是要提高锅炉的出力和解决一、二次汽超温爆管问题，而问题的症结所在则是由于燃煤结焦性强和锅炉炉膛容积过小，炉膛出口烟温高等问题所引起，因此我们提出的改造方案是将炉膛向下延伸接长1米，以增大炉膛容积和增加水冷壁受热面，并将原前墙燃烧方式改为四角切向燃烧方式，以使炉膛水冷壁的四周墙面维持均匀的热负荷，避免因局部热负荷过高而引起结焦情况。

　　锅炉由前墙燃烧改为四角切向燃烧，因炉膛宽深比较大，将炉膛深度放大，实际条件又不允许，用一般的切向燃烧技术难以避免炉膛结焦问题，因此对莱芜发电厂的锅炉改造，我们推出经过吴泾、沙角、嘉兴、外高桥等电厂1025吨/时锅炉运行考验证明行之有效的CFS―型同心反切燃烧方式，作为我们对莱芜发电厂锅炉燃烧系统改造的推荐方案。

　　尾部受热面磨损的改进措施。锅炉容量恢复提高到400吨/时以后，锅炉的燃煤量和燃烧产物相应增加，流经受热面的烟速也随之而提高，由于燃煤的含灰量高达37，因此后受热面的磨损问题，便更加突出。为降低烟速，以减少磨损，采用加大后烟井烟气流通截面将后包复墙后移765毫米的办法，并在新增加的截面765X11220的烟道中，增设平行于前墙的旁路省煤器蛇形管，旁路省煤器的工质和主省煤器的工质呈并联布置，采用左右两端进水方式，水在烟道中作自下向上流动，共布置2X8排蛇形管，蛇形管由042X6的厚壁管子制成以增加管子的耐磨使用寿命，旁路省煤器出口工质离饱和温度有足够的欠热、以保证能安全运行，采用平行于前墙布置的蛇形管，可使飞灰磨损仅局限于少量管排上，以降低维修工作量。

　　具体改造内容。根据改造方案对锅炉本体的具体改造内容：新设计制造配直流式燃烧器的cfs―n型同心反切燃烧设备；锅炉炉膛向下延伸接长1米，新设计配四角切向燃烧器的水冷壁管；前墙大风箱取消，新设计制造配四角切向燃烧的大风箱；配合燃烧器改造煤粉管道进行局部相应修改；新设计制造旁路省煤器，后包复墙后移；刚性梁、平台扶梯和炉墙进行相应修改。

　　4、锅炉改造后的经济效益分析。莱芜发电厂三台50406型锅炉经改造后，蒸发量由改造前的350T/H提高到400T/H；机组功率由原来110MW提高到125MW，三台机组总功率提高了45MW，以年运行小时数为7000小时计算，每年可增加发电量3.15亿千瓦小时，每千瓦小时上网电价以0.2元计，年增加效益可达6300万元。发电利润以10计算，预计两年即可收回全部改造投资。同时，锅炉改造后燃烧热效率提高1，供电煤耗率降低了3克/千瓦时，年发电量按25亿千瓦时计算，每年可节约标准煤达7500吨。

　　二、鞍山第二发电厂燃油炉改燃煤炉并掺烧高炉煤气1、锅炉原来存在的问题及电厂对锅炉改造要求。近年来，由于锅炉用燃油价格不断上涨，并且燃油供应紧张，难以保证正常供应，鞍山第二发电厂二台50406型锅炉，因燃油使电厂每年为此而多支出两亿元人民币，因此电厂迫切要求将该两台燃油锅炉改为燃煤锅炉，并掺烧高炉煤气。由于该锅炉原来配置捷克的11万KW汽机，因此经改造后的锅炉，要求在燃用铁法煤煤种时，能继续带11万KW负荷，同时要求能满足掺烧15（热量百分比）的高炉煤气2、锅炉改造方案及改造内容。鞍山第二发电厂二台400吨/时锅炉因配用捷克的11万KW汽机，所以经改造后的锅炉出力均要求为370吨/时。该锅炉炉型和莱芜发电厂完全相同，均为50406型，炉膛截面积尺寸宽度为11220毫米，深度为7440毫米，对于鞍山第二热电厂的锅炉改造采用和莱芜相近的办法，锅炉炉膛向下延伸接长0.6米，燃烧方式由前墙燃烧改为四角切向燃烧，并采用CFS型同心反切向燃烧系统，燃烧器一次风喷咀作四层布置，另外在燃烧器底部增设了高炉煤气喷咀，省煤器则由原光管式改为直鳍片式省煤器。

　　3、锅炉改造后的经济效益分析。近年来，由于锅炉燃油价格不断上涨，在1996年鞍山第二热电厂提出对锅炉改造时，燃油价格已由原来的600多元一吨上涨到1280元甚至1300元一吨，按该燃油价格计算，电厂每年需多支出两亿元人民币，两台锅炉本体部分改造费用仅1千万元左右，而由于改用燃煤及掺烧高炉炉气等，需新增添煤场、运煤设备、制粉系统出灰系统和堆灰场以及高炉煤气输送管等，估计投资约两亿多元，因此改造后的锅炉经1年余运行即可回收改造投资，另据近资料，锅炉燃油价格已上涨到1700多元一吨，因此收益更为可观，另外，鞍钢的高炉煤气原来排放大气，这样不但浪费能源，而且严重污染环境，现改为在锅炉中掺烧，不但节约了能源降低了电厂发电成本，而且亦改善了对环境的保护。

　　三、沾化发电厂燃油改为燃煤锅炉简况基于和鞍山第二发电厂同样的原因，由于油价上涨到1700多元一吨，因此沾化发电厂要求将该厂二台400吨/时锅炉由燃油改为燃煤锅炉，由于该炉已配用125MW汽机，这次汽机同时进行了扩容增效改造，使经改造后的机组达到138MW的出力。和鞍山第二发电厂一样，因锅炉燃油油价已上涨到1700多元一吨，因此锅炉改造后的经济效益更为可观，而且经改造后的机组已扩容到138MW容量，等于未进行基建投资而多出了13MW装机容量，因此其经济效益更是显而易见的。

　　四、闵行发电厂9号锅炉的增容降耗改造1、原锅炉存在问题及锅炉改造要求。闵行发电厂9号炉是我公司七十年代初的产品，原设计为煤、油两用，以油为主。1984年经电厂自行改造，增设制粉系统，将该炉改造成为带360吨/时出力的燃煤锅炉，机组负荷相应为11万KW.9号炉原是作为备战而设计的产品，本身先天不足，加上经二十余年运行后设备老化，导致可靠性和经济性下降，受闵行电厂委托，我公司在99年接受了9号炉的增容降耗改造这一项目，要求经改造后的锅炉能增容到390吨/时出力，并能带125MW负荷。

　　2、锅炉改造方案及改造内容。9号炉配用带三台中速磨式正压直吹的制粉系统，由于原设计锅炉炉膛容积热负荷高达697.5xltfK/m3ti=166.6xltfKcal/m3h，比一般的标准高，而且燃煤的挥发份高达37.64，因此容易造成炉膛水冷壁结焦而限制锅炉出力，所以改造的重点在于燃烧器设计，主要包括以下几点：由于配用三台中速磨，所以燃烧器一次风喷咀仍维持三层，但其布置形式由原来的集中布置改为和二次风喷咀呈间隔布置形式。

　　仍采用四角切向燃烧方式，但改用设计假想切园为零，使一次风呈对冲布置，以增大燃烧器中心线与水冷壁面的夹角，防止结焦。

　　三层一次风之间的二层二次风喷咀分别采用10与15的偏转角度，以此带动炉内燃烧气流的旋转，并形成风包煤的炉内空气动力场，以减轻结焦，并有利于稳定燃烧。

　　一次风采用水平浓淡分离结构，使在水冷壁墙面形成富氧气流。

　　顶部二次风采用反向偏转10结构，以降低炉膛出口烟温偏差。

　　9号炉改造主要内容包括重新设计制造燃烧器和配合燃烧器改造的带水冷套结构的炉膛水冷壁改造，刚性梁和平台扶梯相应修改等。

　　3、9号炉改造的经济效益。9号炉改造完毕投运后的实际出力超过原定390吨/时要求，机组曾带到135MW负荷，一、二次汽汽温平稳，喷水量均较改造前减少，达到了原定增容降耗的要求。

　　五、对其他电厂锅炉的改造除了以上这些对整台锅炉进行更新改造外，根据电厂用户不同要求，我们还进行了很多单项或多项不同内容的锅炉改造项目，如江苏射阳港电厂、盐城电厂以及浙江半山电厂的400吨/时锅炉为提高再热器汽温使之维持在额定温度而进行的再热器受热面调整工作。还有江苏徐州电厂和江西九江电厂的过热器改进工作。山东威海电厂的燃烧器改进工作以及南京热电厂和金竹山电厂锅炉改为鳍片管省煤器等。其他如某些电厂锅炉的炉顶密封改进以及空气预热器的密封改进等。

　　上海锅炉厂有限公司专门组建的上海开源锅炉工程有限公司除了承接整台锅炉的更新改造外，根据用户要求亦可进行单项或多次不同内容的锅炉改造项目，包括如下内容：1、提高和恢复锅炉出力。锅炉在投产以后，由于实际使用燃料偏离原设计值过多，使锅炉未能达到正常出力，因锅炉出力限制而使整台机组发电能力下降，造成重大经济损失，因此需对锅炉本体进行改造，使锅炉能恢复和达到原有出力。

　　2、维持锅炉额定的一二次汽温度。锅炉在投运以后，由于各方面的原因，使一二次汽汽温过高或过低而偏离设计值，包括可能出现的频繁超温爆管事故，影响锅炉运行的安全经济性，因而需对锅炉受热面和调温装置以及燃烧器设计布置等进行改进，使锅炉能达到额定的一二次汽温度。

　　3、防止锅炉炉膛受热面结焦。由于燃用强结焦性煤种或其他原因而引起锅炉炉膛水冷壁受热面结焦，严重威胁了锅炉的安全运行，有的因此而被长期降低负荷运行，甚至被迫进行停炉清焦，因而需锅炉本体以及燃烧设备进行改进设计，防止出现过高的局部热负荷和出现未完全燃烧气流冲刷炉墙情况，从而可以防止炉膛水冷壁表面积聚焦渣，使锅炉能在额定出力进行长期安全地运行。

　　300MW、600MW等大型机组不断投运，使电网容量越来越大，同时为了适应市场经济需要，对400吨/时锅炉提出了调峰要求，要求锅炉在不投油进行助燃时，有尽可能低的稳定燃烧负荷，对此我们采用引进技术中的宽调节比煤粉燃烧器设计，经过改进和实践考验，完全可以满足电厂用户的要求。

　　5、降低锅炉排烟温度。锅炉的制粉系统按惯例一直由电力设计院进行设计，在实际运行时，制粉系统因控制风粉混合物温度而需抽取适量的冷空气进行调温，结果使流经空气预热器的空气量降低，终导致锅炉排烟温度升高，偏离原设计值，对此我们可以对锅炉本体重新进行校核计算，并按计算结果适当调整受热面，使锅炉排烟温度能满足用户要求，达到增效节能的目的。

　　6、防止尾部受热面磨损的措施。由于某些电厂的燃煤日趋低劣，锅炉经常需燃用高灰含量的劣质燃料，从而引起尾部受热面的严重磨损，对此结合引进技术，我们已有多种不同的措施进行改进，并已取得了良好的效果，得到了用户的肯定。

　　7、燃油锅炉改为燃煤锅炉。由于国家的能源政策，油价不断上涨，使发电成本上升，为此电厂要求将原设计燃油锅炉改为燃煤锅炉，有的并提出掺烧高炉煤气等要求，对此我们均可对锅炉进行专门的改造设计和制造，满足用户的要求。

　　8、降低锅炉的NOx排放量。由于国家对环保的要求，限制锅炉类似NOx等有害物质的排放量，在CE引进技术的燃烧设备设计中，包括有该项技术，我们在吴泾工程的1025吨/时锅炉设计中，采用了该项技术使NOx排放量优于国际规定的标准要求，若电厂用户提出要求，我们可以采用这一新技术进行改造工作。

　　9、更换锅炉受损的部组件。由于使用年限限制，锅炉上某些部组件使用到一定年限后需进行更换，对此我们厂保留有已出厂锅炉的整套完整技术资料，可以按用户要求进行配制供应。