維持穩(wěn)定的汽溫是保證鍋爐安全和經(jīng)濟運行所必須的。汽溫過高會使金屬許用應(yīng)力下降，影響機組的安全運行，汽溫降低則會影響機組的循環(huán)熱效率。據(jù)計算，過熱器在超溫10～20℃下長期運行，其壽命會縮短50%以上；而汽溫每降低10℃，會使循環(huán)熱效率相應(yīng)降低0.5%。運行中一般規(guī)定汽溫偏離額定值的波動不能超過-10~+5℃。因此，要求鍋爐設(shè)置可靠的調(diào)溫手段，以修正運行因素對汽溫波動的影響。汽溫的調(diào)節(jié)方法可以歸結(jié)為兩大類：蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)和煙氣側(cè)調(diào)節(jié)。所謂蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)是指通過改變蒸汽的熱焓來調(diào)節(jié)汽溫，如：向過熱器和再熱器中通過噴水減溫器噴水，降低蒸汽的熱焓，以達到調(diào)節(jié)汽溫的目的。煙氣側(cè)調(diào)節(jié)是通過改變鍋爐內(nèi)輻射受熱面和對流受熱面的吸熱量分配比例的方法來調(diào)節(jié)過熱蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度，如：調(diào)節(jié)燃燒器傾角、采用煙氣再循環(huán)、調(diào)節(jié)煙氣擋板、改變爐膛出口過量空氣系數(shù)等等。
    噴水減溫雖然具有方法簡單、見效快、調(diào)溫幅度大和運行可靠等優(yōu)點，但是，從火電廠熱力系統(tǒng)經(jīng)濟運行的角度來看，噴水減溫的使用將造成機組在安全性和經(jīng)濟性方面不同程度的降低。對機組安全性的影響表現(xiàn)為鍋爐受熱面金屬材料使用壽命降低、同時成為造成金屬材料發(fā)生嚴重缺陷的潛在隱患。對機組經(jīng)濟性的影響主要表現(xiàn)為再熱器和過熱器減溫水的增加直接導(dǎo)致了機組供電煤耗的增大。對于亞臨界壓力發(fā)電機組，再熱器噴水相當(dāng)于1臺亞臨界壓力機組附帶1臺流量等于噴水量的中壓機組，因此再熱器噴水將引起發(fā)電機組煤耗的增加。對于600 MW機組，當(dāng)噴水量為60t/h時，煤耗約增加2.05g/kw·h。因此運行中應(yīng)選擇應(yīng)用適當(dāng)?shù)钠麥卣{(diào)節(jié)方式，不能完全依賴噴水減溫調(diào)節(jié)過熱蒸汽汽溫和再熱蒸汽汽溫。富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
1、改造前鍋爐受熱面概況
    寧夏某電廠安裝兩臺東方鍋爐廠生產(chǎn)的亞臨界自然循環(huán)鍋爐，分別于2009年3月和4月投產(chǎn)運行。鍋爐的尾部分為兩個獨立的煙道，前側(cè)煙道內(nèi)自上而下布置有三組低溫再熱器和一組省煤器；后側(cè)煙道布置三組低溫過熱器和一組省煤器。低溫再熱器側(cè)和低溫過熱器側(cè)煙道的橫截面積分別占總煙道面積的39.2%和60.8%。
1.1過熱器系統(tǒng)
    過熱器系統(tǒng)由頂棚過熱器、包墻過熱器、低溫過熱器、屏式過熱器和高溫過熱器組成。從鍋筒頂部引出的飽和蒸汽經(jīng)飽和蒸汽引出管進入頂棚進口集箱。在頂棚進口集箱，為減少蒸汽側(cè)阻力，蒸汽分兩路引出：一路蒸汽由蒸汽旁路管直接引入后豎井中隔墻上集箱，另一路蒸汽進入頂棚過熱器。蒸汽經(jīng)頂棚過器加熱后進入頂棚出口集箱。從頂棚出口集箱出來的蒸汽又分兩路進入后豎井包墻下部環(huán)形集箱：一路經(jīng)后豎井前包墻進入后豎井包墻下部環(huán)形集箱；另一路經(jīng)后豎井的頂包墻、后包墻進入后豎井包墻下部環(huán)形集箱。兩路蒸汽匯合后沿后豎井兩側(cè)墻向上進入后豎井側(cè)墻上集箱，再通過包墻連接管進入后豎井中隔墻集箱。兩路蒸汽匯合后通過后豎井中隔墻向下進入低溫過熱器的進口集箱。后豎井中隔墻將后豎井隔成前、后兩個煙道，后煙道布置低溫過熱器受熱面。低溫過熱器分為水平段和垂直段。水平段順列逆流布置，共分成三個管組，每組間留有一定的檢修空間。過熱蒸汽由低過出口集箱經(jīng)左右兩側(cè)的兩個過熱器一級減溫器進口連接管、左右兩個過熱器一級減溫器、左右兩個過熱器一級減溫器出口連接管進入前后兩個屏過進口分配集箱，再由屏過進口連接管引入屏過進口集箱，過熱蒸汽經(jīng)屏式過熱器加熱后進人屏過出口集箱，再由屏過出口連接管分別進入前后兩個屏過出口匯集集箱。屏式過熱器位于爐膛的上方，為全輻射式受熱面。二級減溫器布置在屏式過熱器出口集箱至高溫過熱器進口集箱的連接管上，共兩只。高溫過熱器懸吊在爐膛折焰角上方，順列順流布置。
1.2再熱器系統(tǒng)
    再熱器系統(tǒng)按蒸汽流程依次分為低溫再熱器和高溫再熱器。從汽輪機高壓缸排汽口來的蒸汽從左右兩側(cè)經(jīng)左右兩個低再進口安全閥管段、左右兩根低再進口導(dǎo)管進入位于低再進口集箱，然后進入低溫再熱器蛇形管。低溫再熱器位于后豎井的前煙道內(nèi)，分為水平段和垂直段。水平段順列逆流布置，共分成三個管組，每組間留有一定的檢修空間。水在低溫再熱器進入前轉(zhuǎn)向室時，每兩排管子合并成一排，形成出口垂直段。蒸汽流經(jīng)低溫再熱器后，直接進入高溫再熱器，經(jīng)高溫再熱器加熱后進入高再出口集箱，最后由左、右側(cè)的高再出口導(dǎo)管經(jīng)高再出口安全閥管段分左、右側(cè)兩路引出。高溫再熱器布置在水平煙道內(nèi)順列逆流布置。
1.3鍋爐原設(shè)計的汽溫調(diào)節(jié)方式
    過熱器系統(tǒng)設(shè)有兩級噴水減溫器，用來調(diào)節(jié)過熱蒸汽溫度。一級減溫器布置在低溫過熱器出口集箱至屏式過熱器進口集箱的連接管上，共兩只，鍋爐設(shè)計BMCR工況過熱器一級減溫水量49.40t/h。二級減溫器布置在屏式過熱器出口集箱至高溫過熱器進口集箱的連接管上，共兩只，鍋爐設(shè)計BMCR工況過熱器二級減溫水量在32.93t/h。鍋爐設(shè)計BMCR工況減溫水量共計82.33 t/h。調(diào)溫幅度通過調(diào)節(jié)噴水量加以控制。一級減溫器在運行中作汽溫的粗調(diào)節(jié)，是過熱汽溫的主要調(diào)節(jié)手段，并對屏式過熱器起保護作用，同時也可調(diào)節(jié)低過左右側(cè)的蒸汽溫度偏差，二級減溫器作為調(diào)節(jié)過熱蒸汽左、右側(cè)的汽溫偏差和汽溫微調(diào)用，以確保蒸汽出口溫度。
  再熱汽溫調(diào)節(jié)主要采用擋板調(diào)溫方式，通過操縱尾部煙道內(nèi)的過熱器側(cè)和再熱器側(cè)煙氣調(diào)節(jié)擋板，利用煙氣流量和再熱蒸汽出口溫度的比例關(guān)系來調(diào)節(jié)擋板開度，從而控制流經(jīng)再熱器側(cè)和過熱器側(cè)的煙氣量，達到調(diào)節(jié)再熱汽溫的目的。流經(jīng)再熱器側(cè)的煙氣量份額隨鍋爐負荷的降低而增加，在一定的負荷范圍內(nèi)維持再熱汽溫為額定值。再熱蒸汽的進口管道上，還設(shè)置了兩只再熱器事故噴水減溫器用于控制緊急狀態(tài)下的再熱汽溫，再熱器事故噴水減溫器也采用多孔噴管式。另外，在低負荷時還可以適當(dāng)增大爐膛進風(fēng)量，作為再熱蒸汽汽溫調(diào)節(jié)的輔助手段。
2、改造前鍋爐運行狀況
    該電廠鍋爐在實際運行中由于煤種特性的變化及鍋爐本體結(jié)構(gòu)設(shè)計對煤種適應(yīng)性低等因素的制約未能采用鍋爐原設(shè)計的汽溫調(diào)節(jié)方式進行調(diào)節(jié)。尾部煙道低溫再熱器側(cè)的調(diào)溫擋板設(shè)計上是用來調(diào)整再熱汽溫的，而實際運行中基本全開，同時還關(guān)小低溫過熱器側(cè)的煙氣擋板，從而導(dǎo)致再熱汽溫采用的汽溫調(diào)節(jié)方式變?yōu)橐哉羝麄?cè)調(diào)節(jié)為主，這種運行方式加劇了低溫再熱器事故減溫水的投入量，形成了一種惡性循環(huán)。這種采取非正常調(diào)節(jié)方式來防止過熱器、再熱器金屬壁溫超溫報警的突出問題是再熱器和過熱器的減溫水量產(chǎn)重超標(biāo)，過多的減溫水量影響鍋爐實際運行的安全性和經(jīng)濟性。該電廠鍋爐600 MW設(shè)計負荷下的過熱器減溫水量約80t/h，而實際運行負荷在600 MW的減溫水量就已達到設(shè)計值的3倍左右。再熱汽溫是通過再熱側(cè)煙氣調(diào)溫擋板來調(diào)節(jié)的，減溫水量設(shè)計為零，實際上400 MW負荷以上時再熱器投入約100t/h的減溫水。
    為此，原鍋爐結(jié)構(gòu)已無法適應(yīng)該電廠的實際運行情況，為了提高鍋爐的安全性和經(jīng)濟性，必須按實際情況對其進行熱力計算和對鍋爐受熱面進行重新改造，從而保證這兩臺鍋爐經(jīng)濟、高效和安全運行。
3、技改的改造思路和具體方案
3.1  改造思路
   本次技術(shù)改造主要思路是通過利用鍋爐熱力計算得到的計算結(jié)果對鍋爐尾部受熱面進行重新分配，從而達到降低再熱器和過熱器減溫水量的目的。
3.2具體改造方案
  本次技術(shù)改造的熱力計算依據(jù)實際煤種進行，實際煤種指標(biāo)見表1。
    本次熱力計算方法采用鍋爐機組熱力計算標(biāo)準(zhǔn)方，通過熱力計算得知，低溫再熱器受熱面和低溫過熱器受熱面的面積均減少到原面積的1/3，低溫再熱器側(cè)的省煤器面積需增加為原面積的1.12倍，低溫過熱器側(cè)的省煤器面積需增加為原面積的2.79倍。根據(jù)以上計算結(jié)果，對尾部受熱面進行了如下的改造方案設(shè)計。
    (1)低溫再熱器。
    將低溫再熱器的下組和中組拆除，拆除的管屏總計356排，低溫再熱器入口集箱抬高并與上組低溫再熱器管排銜接。下面的省煤器管組位置不變，騰出的空間新加一組膜式省煤器，膜式管組的下側(cè)通過新加的過渡集箱(∮273×40)與原省煤器管組的出口集箱通過吊掛管(∮51×10)連接，膜式管組上側(cè)出口通過新加的過渡集箱(∮273×40)與原吊掛管(∮51×10)連接。新加的兩個過渡集箱之間用耐熱不銹鋼管(304)作為吊管來連接承重，其兩端用鉸接的方式連接，避免了現(xiàn)場安裝不能熱處理的矛盾。
    (2)低溫過熱器。
    低溫過熱器側(cè)原有省煤器及其出口集箱保留不動，將低溫過熱器的中、下組拆除，拆除的管屏總計356屏。新加兩組膜式省煤器，其人口、出口各加兩個過渡集箱(∮273×40)，集箱之間通過耐熱合金材料的吊管連接承重，膜式省煤器管屏也由吊管來托撐。膜式省煤器的人口與原省煤器出口集箱用(∮57 x 11.5)的吊管連接，出口與原吊掛管(∮57×11.5)連接。低溫過熱器的入口集箱(∮273×45)抬高后與上組管排銜接，集箱下側(cè)廢棄的中隔墻(∮63.5×8)部分仍作為隔墻使用，其上側(cè)用合金扁鋼與人口集箱下側(cè)的焊接件合金扁鋼(50×8.12 CrlMoV)連接；下側(cè)與原煙道鋼板用合金扁鋼連接。改造后的低溫過熱器受熱面主要結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)見表3。
    (3)膜式省煤器結(jié)構(gòu)參數(shù)。
    采用膜式省煤器主要是出于提高管組磨損壽命這方面進行考慮。從目前各地電廠的改造運行經(jīng)驗看是行之有效的最佳選擇，顯出這種結(jié)構(gòu)省煤器的優(yōu)越性能。
低溫再熱器側(cè)的膜式省煤器采用∮51x 6.5碳鋼管和5 mm厚的Q235低碳鋼膜片。低溫過熱器側(cè)膜式省煤器采用∮51×7.5碳鋼管和6mm厚的Q235低碳鋼膜片。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
4、結(jié)束語
    通過對鍋爐受熱面的改造，目前鍋爐基本適應(yīng)了使用的實際煤種，鍋爐運行狀態(tài)良好，而且通過此次改造達到了可采用較理想的汽溫調(diào)節(jié)方式得目的。經(jīng)過受熱面改造后，鍋爐的過熱汽溫主要采用噴水減溫調(diào)溫方式，再熱汽溫調(diào)節(jié)主要采用擋板調(diào)溫方式，減溫水量明顯減少。技術(shù)改造后機組額定負荷時可降低約200t/h過熱減溫水量和約80t/h再熱減溫水量。本次技術(shù)改造不足之處是鍋爐排煙溫度比改造前略有上升（約5℃左右）。但總體來看，鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性明顯提高。