大唐甘肃发电有限公司 甘肃兰州七里河 730060
摘要：大唐甘肃发电有限公司西固热电厂1100吨锅炉应用FIREMATE黑体技术，不但降低了锅炉排烟温度和减温水量，还解决了长期困扰锅炉运行的结焦问题，既解决了锅炉运行的安全问题，又达到了节能降耗的目的。
关键词：锅炉；法耳迈特黑体；结焦；节能
0 引言
西固热电厂2×330MW机组锅炉自投产以来，由于实际煤种与设计煤种存在较大差异，存在诸多问题：
（1）炉膛及屏式过热器结焦严重；
（2）排烟温度高。2012年全年平均排烟温度在142.16℃，大大超过了设计值，且相比前几年的运行数据，排烟温度有升高的趋势，降低了运行的经济性；
（3）减温水量大。机组带高负荷时存在过热器、再热器超温问题，其中再热器减温水量严重偏大；
（4）飞灰含碳量偏高。飞灰含碳量始终在4%左右，严重偏离300MW级机组的正常值；
（5）吹灰器投入频次较高。为了保证锅炉壁温低于报警值，目前炉膛短吹灰器基本上保持连续投入，与设计煤种情况相比，明显过于频繁。
总之，改造前的锅炉系统处于不理想的运行状态，运行的经济性和安全性都存在问题，需采用新的技术有针对性予以解决。
西固热电厂于2013年9月采用FIREMATE黑体技术对#2炉的水冷壁进行了整体喷涂改造，经过一年多的运行观察确定，结焦问题得到解决，减温水量大幅减少，排烟温度明显下降，安全和节能效果十分突出。
现通过对FIREMATE黑体技术原理的分析以及相关运行参数的变化和西安热工院对比测试得到的试验数据，对该项技术改造的效果进行量化分析。
1 设备简介
西固热电厂#2锅炉为武汉锅炉厂生产的WGZ1100/17.5-1型燃煤锅炉，为一次中间再热，单汽包自然循环锅炉，结构呈Π型布置，设计排烟温度131℃，在THA工况下修正后设计排烟温度为124.2℃，锅炉的设计效率为93.57%。
炉膛截面为14212×14212mm的正方形，配有正四角切向燃烧器，为炉膛四围热负荷均匀提供了良好条件。炉室净高54.5m，炉膛截面积为202m2，炉膛容积8947.95m3，上排一次风喷口中心线至屏底距离17.2m，下排一次风喷口中心线至冷灰斗拐角为4.36m。炉膛截面热负荷为4.13MW/m2，容积热负荷为93.21KW/m3，炉膛出口烟气温度为1015.6℃。在炉膛上部前墙及两侧墙布置了壁式再热器，炉膛上方布置了分隔屏、后屏，在折焰角及水平烟道上依次布置了屏式再热器、高温再热器和高温过热器。在尾部竖井烟道里自上而下布置了低温过热器和省煤器。尾部受热面的重量通过省煤器中间集箱引出的悬吊管来承载。两台三分仓回转式空气预热器放置在竖井下方的运转层标高的板梁上。
2 改造前存在的主要问题
2.1 排烟温度高
自投产以来的长期运行中，#2锅炉的排烟温度严重偏离设计值。表1是历年来机组排烟温度的统计。
通过表一中的数据我们可以看出，两台炉排烟温度2010年至2012年平均值分别为141.88℃和146.08℃，分别比设计值131℃（修正后设计排烟温度为124.2℃）高出10.88℃和15.08℃，带满负荷时甚至达到165℃。2011年12至2012年4月份供暖工况下，平均排烟温度140℃左右，最高排烟温度147℃。2011年5至10月份的平均排烟温度为144℃左右，最高排烟温度165℃。2012年全年平均排烟温度在142.16℃，大大超过了设计温度。且相比前几年的运行数据，排烟温度有升高的趋势，严重降低了锅炉运行的经济性。
2.2 减温水量大
改造前存在过热器、再热器超温问题，特别是再热器减温水量严重偏大。在蒸发量为980T/H时，过热器减温水量达到75.6吨，再热器减温水量达到70.3吨。全年过热器减温水开度平均都在30%以上，再热器减温水开度平均在40%以上。
2.3 炉膛及屏式过热器部分结焦严重
实际燃用煤种灰熔融温度偏低。按照传统运行模式，炉膛及屏式过热器结焦严重，吹灰器投入频次较高。为了保证锅炉壁温低于报警值，改造前炉膛短吹灰器基本上保持连续投入。与设计煤种情况相比明显过于频繁。需要采用先进的防结焦或抑制结焦技术，改善或消除严重结焦和管壁超温的问题。
2.4 飞灰含碳量偏高
目前飞灰含碳量基本在4%左右，严重偏离300MW级机组的正常值。
3 改造方案的论证和确立
为了解决西固热电1100吨锅炉运行中存在的诸多问题，电厂设备部先后对两台锅炉进行了一些技术改造，如除渣系统和空预器的漏风治理、空预器蓄热元件和受热面清洗，对烧损变形的一次风喷口全部进行了更换，复核了燃烧器切圆尺寸，进行了一次风冷态调平试验等。虽然取得了一定的效果，排烟温度有所降低，但是还不够理想，同时其他运行问题还大量存在。
2013年初，通过对FIREMATE黑体技术的调研，考察了该技术在300MW等级机组锅炉的工程案例。该技术是黑体技术（材料）在燃煤发电锅炉的延伸应用。通过对锅炉水冷壁的施工改造，在水冷壁表面喷涂高黑度、不沾污的涂料，实现黑体材料的高黑度系数、吸热能力强的性能，同时融合纳米材料不沾污的特性，可以解决锅炉的结焦、超温等安全运行问题。在300MW等级机组锅炉应用可降低供电煤耗2.0～3.0克。针对西固热电厂机组的运行状况，分析应用该项技术应可全面减轻存在的问题，改善安全性、提高经济性。
4 技术方案的实施
2013年9月，西固热电厂利用#2机组大修期间，对#2炉水冷壁进行了FIREMATE黑体技术改造。根据西固热电厂330MW机组的实际情况，为了彻底解决锅炉运行中的诸多问题，需要在全炉膛水冷壁表面进行FIREMATE黑体喷涂。施工区域确定为从标高16200mm（冷灰斗上沿）向上至标高40830mm（折焰角下沿），四面水冷壁全部进行喷涂（包括燃烧器两侧的三角区面积），按炉膛截面尺寸14212×14212mm计算，展开面积约2100m2。
5 改造后的效果
5.1锅炉效率对比
#2机组在应用FIREMATE黑体技术改造前后，请西安热工院对锅炉效率进行了对比检测。试验报告结论如下：
C修后，230MW负荷（T-02工况）实测锅炉效率为93.06%，修正后锅炉效率为92.93%；280MW负荷（T-01工况）实测锅炉效率为92.64%，修正后锅炉效率为92.49%；260MW负荷（T-03工况）实测锅炉效率为92.94%，修正后锅炉效率为92.87%。
由于C修前机组带负荷能力不足，机组供电煤耗测试（包括锅炉效率、汽轮机热耗率、厂用电率测试等）以230MW负荷工况做为基准工况，因此，C修前后进行指标对比时，以230MW负荷为准。
C修前，230MW负荷工况的实测锅炉效率为92.55%，修正后锅炉效率为92.21%；C修后，230MW负荷（T-02工况）实测锅炉效率为93.06%，修正后锅炉效率为92.93%。经过C修喷涂改造，修正后锅炉效率提高了0.72个百分点。
（2）230MW负荷工况，修正后排烟温度由C修前的138.2℃降低至C修后的132.9℃，降低了5.3℃。
（3）230MW负荷工况，飞灰含碳量由C修前的4.57%降低至C修后的4.29%，降低了0.28个百分点。未燃碳损失由C修前的1.58%降低至C修后的0.92%。
（4）230MW负荷工况，C修前过热器减温水量为60.1t/h，再热器减温水量为19.9t/h。C修后过热器减温水量为18.9t/h，再热器减温水量为1.6t/h。C修前后对比，过热器减温水量下降了41.2 t/h，再热器减温水量下降了18.3 t/h。
（5）230MW负荷工况，C修后锅炉效率较C修前提高0.72个百分点，供电煤耗降低约2.40g/kw·h；C修后过热器减温水量减少41.2t/h，供电煤耗降低约0.29g/kw·h；C修后再热器减温水量减少18.3t/h，供电煤耗降低约1.14g/kw·h。可知230MW负荷时，锅炉经过C修喷涂改造，供电煤耗降低约3.83g/kw·h。
（6）C修后试验期间，230MW负荷（T-02工况），空气预热器漏风率A侧为8.18%、B侧为6.00%，280MW负荷（T-01工况），空气预热器漏风率A侧为7.32%、B侧为5.29%，260MW负荷（T-03工况），空气预热器漏风率A侧为7.74%、B侧为5.58%。
（7）C修后，各负荷空气预热器烟气压降基本正常，没有灰堵塞现象。
5.2 应用效果
改造后，除聘请西安热工院对改造的效果进行对比检测外，电厂运行人员也对改造后的技术效果进行了全面的跟踪。在改造后的半年内，与未进行改造的#1炉进行横向比较，在同等运行条件下，#2锅炉运行数据全面优于#1锅炉，突出表现在排烟温度低和减温水量小。
6 改造经济效益分析及推广意义
通过实践我们了解到，FIREMATE黑体技术的增强吸热，强化燃烧，防止受热面结焦等技术效果十分突出。#2锅炉经改造后，排烟温度和减温水均大幅降低，锅炉运行参数全面趋近设计值，降低供电煤耗达到3.83g/kw·h。按照发电小时数5500小时计算，330MW单台机组年发电量约为18亿度，西固电厂入炉标煤价约320元/吨，每年直接节省燃料成本：
18亿kwh×3.83g/kwh×320元/吨=220（万元）
根据西固电厂改造效果推测，FIREMATE黑体技术有现实的应用需求，对锅炉低NOx改造引发的运行安全性降低、可靠性变差和经济性下降等诸多问题应有明显的改善效果。
7 结论
综上所述，应用FIREMATE黑体技术对锅炉进行改造，理论上可行，实际应用后能有效地减轻结焦，提高炉膛吸热能力，平衡锅炉蒸发受热面和水平受热面的换热，防止过热器、再热器超温和降低排烟温度；同时发挥FIREMATE黑体材料黑度大、发射率高的特性，可有效提高煤粉的燃尽度，降低飞灰含碳量，全面改进安全性和提高经济性，是燃煤电厂降本增效的有效技术途径。
参考文献
[1]燃煤电站锅炉结渣沾污研究，刘正宇
[2]大型锅炉结焦特性分析及防止炉内结焦的措施，韩红伟
[3]我国耐沾污自清洁涂料的发展现状，李连惠
论文作者:赵宇
论文发表刊物:《探索科学》2016年7期
论文发表时间:2016/10/26
标签：锅炉论文; 结焦论文; 炉膛论文; 温水论文; 工况论文; 温度论文; 黑体论文; 《探索科学》2016年7期论文;