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摘 要：电力工业一直是我国的能源消耗大户，其燃煤消耗量能够达到煤炭产量的50%左右，在这种背景下，如何适当降低锅炉排烟温度，提高锅炉的热经济性就显得尤为重要。笔者借国内一些燃煤电厂锅炉的改造项目，通过改造前后的热力特性试验对比，来进行深入的研究和探讨。
关键词：燃煤电厂；热力特性试验；热力计算
在当今社会里，节能已是我国经济发展的一项长远战略计划，它是继煤炭、电力、石油和天然气之后的“第五能源”，全社会都在开展节能降耗，缓解能源压力，建设节能型社会。在众多能源消耗行业中，电力工业一直是我国的能源消耗大户，而燃煤电厂更是占据了主导地位，其燃煤消耗量能够达到煤炭产量的50%左右。在这种背景下，如何适当降低锅炉排烟温度，提高锅炉的热经济性就显得尤为重要。于是，笔者借国内一些燃煤电厂锅炉的改造项目，通过改造前后的热力特性试验对比，来进行深入的研究和探讨。
在这个过程中，会涉及到很多的锅炉热力计算。其实，锅炉热力计算对于锅炉设计的重要程度不言而喻，但是由于其计算过程的复杂性，行业之中存在的各种计算方法或多或少存在一定的问题，这也为我们的研究工作增加了一定的难度。
下面，让我们来认真的研究一下某厂进行的锅炉省煤器改造项目。
1、锅炉参数
额定蒸发量：670t/h 再热蒸汽流量：590t/h
过热器出口压力：2.6/2.4MPa 汽包工作压力：15.88MPa
主汽温度：545℃ 再热器出口温度：545℃
给水温度：240℃
2、改造背景
该厂锅炉为燃煤锅炉，锅炉后部下部烟道中布置省煤器，装设在竖井中，采用两级交叉、水烟逆流的布置方式，上、下级省煤器均沿烟道宽度分为前后两个部分。在机组正常运行时，存在严重磨损、烟气阻力大以及换热效果差等问题，导致锅炉四管漏泄频发，设备使用周期过短，严重影响锅炉的热效率，且大大增加了检修班组的工作量。因此，急需进行换型改造，以彻底解决锅炉排烟温度过高的问题。
3、改造内容
（1）可以在现有光管省煤器之上加一部分螺旋肋片管，改造工作量很小，投资也少，经济性很高。
（2）将原有光管省煤器直接改造为螺旋翅片管式省煤器。虽然造价高，但是无接触热阻；翅片剖面呈梯形，有利于换热性能；单管换热系数是原来的6-7倍；不易积灰；使用寿命也长。
所以，综合考虑，选择第二套方案。
改造后，省煤器进出口联箱按原设计标高位置不变，整个省煤器蛇形管分为上下两组，均为单管圈错列布置，上组8排，下组17排，中间的检修空间大概可以达到740mm。
4、改造后特性
（1）改造前锅炉的排烟温度在175℃左右，而改造后则大幅下降25℃，稳定在150℃附近。
（2）翅片具有导流作用，导流形成的气流漩涡具有吹灰作用，因此自我清洁效果卓越。
（3）因翅片能形成螺旋带，承压强度明显增强，保证了炉顶包墙吊杆及空心梁能够长期安全稳定运行。
（4）对抵抗烟尘冲刷有利，解决了锅炉因受热面烟气流速高、颗粒硬度大而导致的磨损问题，耐磨损度显著提升。
5、试验结果分析
整个热力试验过程严格按照GB 10184-1988《电站锅炉性能试验规程》的相关规定要求进行，验收试验前，锅炉机组应连续正常运行3天以上。正式试验前的12h中，前9h机组运行负荷应不低于试验负荷的75%，后3h应维持预定的试验负荷。因为要对比，所以在改造前后燃用的煤质都是或者说接近改造设计要求的，锅炉的各运行参数也都保持基本一致且稳定。整个试验于改造前后分别进行了两个工况：负荷100%和70%，且在每种工况下，都要维持工况稳定时间≥0.5h，需连续测量时间≥4h，然后再来一次，每次工况调整后，要求锅炉稳定运行时间≥0.5h。
试验结果见下表
根据实验数据，进行一下分析：
（1）对排烟温度的影响
从表1中，我们可以看到，改造前的两种负荷下，省煤器的烟气温降为133℃和126.5℃，而改造后这两项数据分别为225.2℃和219.1℃，数值相差91.2-91.6℃。改造后的试验数据要远远大于改造设计值143.69℃，也就是说，试验结果焓降较大，对应烟气侧放热量达到2565.9KJ/Kg。
排烟温度对锅炉效率的影响举足轻重，如果通过这次改造，可以是锅炉的排烟温度得到有效降低，减少了排烟损失，提高了锅炉的热经济性。从表中数据，我们可以清楚的看出，改造后的省煤器的传热量远大于改造前及改造设计值，因此，排烟温度也远低于改造前及改造设计值。
（2）对省煤器出口水温的影响
在满负荷的情况下，我们对比一下改造前后的工质侧温升数据，分别为50.3℃和71.4℃，也就是说，在省煤器入口水温基本相同的情况下，改造后的省煤器出口水温要比改造前的高出20.6℃；再看工质的吸热量对比，前后分别为1664.97 KJ/Kg和2190.3 KJ/Kg，效果明显。
我们可以对比改造后和改造设计值，工质侧温升比设计值高出19℃和23℃，改造后的工质吸热量为2189.3 KJ/Kg，比设计值有大幅提升，吸热量增加了62.6%。
我们还可以将改造设计值中的欠焓与改造后的相比，会发现改造后的数值大幅降低，因此在机组正常运行时，我们一定要注意控制给水压力，防止因为压力降低，导致省煤器不汽化，传热效果降低，造成超温，威胁锅炉的安全稳定运行。
我们继续对比改造后和改造设计值，工质侧温升比设计值高出19℃和23℃，改造后的工质吸热量为2189.3 KJ/Kg，比设计值有大幅提升，吸热量增加了62.6%。
（3）对热风温度的影响
我们对比一下出口烟温的改前、改后及改造设计值三个数据，会发现改后的参数远小于另外两个，这就造成了改造后的空预器烟气焓降也低于其他两种情况，使得空预器的工质吸热量不佳，进一步导致在满负荷情况下，出口热风温度也较改造前大幅降低55.5℃，一定程度上影响了制粉系统的出力和锅炉燃烧的经济性。
（4）对烟气流速的影响
根据煤质资料（元素分析及工业分析）和各受热面出口过量空气系数，按照苏标，可以计算得到省煤器处的烟气量，计算结果的对比是烟气速度高于改造设計值。用实际数据证明了烟气流速选取的正确性，对省煤器的耐磨程度和使用周期有着积极正面的意义。
（5）对传热系数的影响
在受热面积不变的情况下，温压、传热量和传热系数三者之间是有一定的线性关系的。通过表1我们可以计算出传热系数，对比可见，数值增大了很多。这也直接导致了在其他外界因素不变的情况下，改造后传热效果大幅提升。
6、结论
（1）改造后，在两种负荷条件下，排烟温度都有大幅降低，但是满负荷工况下，没能达到设计值。理论上省煤器的抗磨损度和积灰自清能力应该得以改善，但仍需要用时间进行考验。
（2）烟气流速高于设计值。
（3）传热系数高于设计值。
（4）欠焓大幅降低，一定要注意控制给水压力，防止超温，威胁锅炉的安全稳定运行。
（5）传热量高于改造前和设计值。
（6）空预器出口热风温度低于改造前。
7、建议和意见
（1）在机组正常运行过程中，尽量保持负荷稳定，避免工况瞬间突变，防止由给水压力骤降导致锅炉省煤器发生汽水共腾，严重威胁设备的安全，影响运行。
（2）如果锅炉长时间低负荷运行，容易造成积灰，最好经常投入水利吹灰、燃气吹灰、SCR吹灰等，清扫受热面。
（3）锅炉整体计算的核心就是锅炉热力计算，要加强热力计算，这才能使得锅炉设计、运行、校核有据可循。
关键词：燃煤电厂；热力特性试验；热力计算
在当今社会里，节能已是我国经济发展的一项长远战略计划，它是继煤炭、电力、石油和天然气之后的“第五能源”，全社会都在开展节能降耗，缓解能源压力，建设节能型社会。在众多能源消耗行业中，电力工业一直是我国的能源消耗大户，而燃煤电厂更是占据了主导地位，其燃煤消耗量能够达到煤炭产量的50%左右。在这种背景下，如何适当降低锅炉排烟温度，提高锅炉的热经济性就显得尤为重要。于是，笔者借国内一些燃煤电厂锅炉的改造项目，通过改造前后的热力特性试验对比，来进行深入的研究和探讨。
在这个过程中，会涉及到很多的锅炉热力计算。其实，锅炉热力计算对于锅炉设计的重要程度不言而喻，但是由于其计算过程的复杂性，行业之中存在的各种计算方法或多或少存在一定的问题，这也为我们的研究工作增加了一定的难度。
下面，让我们来认真的研究一下某厂进行的锅炉省煤器改造项目。
1、锅炉参数
额定蒸发量：670t/h 再热蒸汽流量：590t/h
过热器出口压力：2.6/2.4MPa 汽包工作压力：15.88MPa
主汽温度：545℃ 再热器出口温度：545℃
给水温度：240℃
2、改造背景
该厂锅炉为燃煤锅炉，锅炉后部下部烟道中布置省煤器，装设在竖井中，采用两级交叉、水烟逆流的布置方式，上、下级省煤器均沿烟道宽度分为前后两个部分。在机组正常运行时，存在严重磨损、烟气阻力大以及换热效果差等问题，导致锅炉四管漏泄频发，设备使用周期过短，严重影响锅炉的热效率，且大大增加了检修班组的工作量。因此，急需进行换型改造，以彻底解决锅炉排烟温度过高的问题。
3、改造内容
（1）可以在现有光管省煤器之上加一部分螺旋肋片管，改造工作量很小，投资也少，经济性很高。
（2）将原有光管省煤器直接改造为螺旋翅片管式省煤器。虽然造价高，但是无接触热阻；翅片剖面呈梯形，有利于换热性能；单管换热系数是原来的6-7倍；不易积灰；使用寿命也长。
所以，综合考虑，选择第二套方案。
改造后，省煤器进出口联箱按原设计标高位置不变，整个省煤器蛇形管分为上下两组，均为单管圈错列布置，上组8排，下组17排，中间的检修空间大概可以达到740mm。
4、改造后特性
（1）改造前锅炉的排烟温度在175℃左右，而改造后则大幅下降25℃，稳定在150℃附近。
（2）翅片具有导流作用，导流形成的气流漩涡具有吹灰作用，因此自我清洁效果卓越。
（3）因翅片能形成螺旋带，承压强度明显增强，保证了炉顶包墙吊杆及空心梁能够长期安全稳定运行。
（4）对抵抗烟尘冲刷有利，解决了锅炉因受热面烟气流速高、颗粒硬度大而导致的磨损问题，耐磨损度显著提升。
5、试验结果分析
整个热力试验过程严格按照GB 10184-1988《电站锅炉性能试验规程》的相关规定要求进行，验收试验前，锅炉机组应连续正常运行3天以上。正式试验前的12h中，前9h机组运行负荷应不低于试验负荷的75%，后3h应维持预定的试验负荷。因为要对比，所以在改造前后燃用的煤质都是或者说接近改造设计要求的，锅炉的各运行参数也都保持基本一致且稳定。整个试验于改造前后分别进行了两个工况：负荷100%和70%，且在每种工况下，都要维持工况稳定时间≥0.5h，需连续测量时间≥4h，然后再来一次，每次工况调整后，要求锅炉稳定运行时间≥0.5h。
试验结果见下表
根据实验数据，进行一下分析：
（1）对排烟温度的影响
从表1中，我们可以看到，改造前的两种负荷下，省煤器的烟气温降为133℃和126.5℃，而改造后这两项数据分别为225.2℃和219.1℃，数值相差91.2-91.6℃。改造后的试验数据要远远大于改造设计值143.69℃，也就是说，试验结果焓降较大，对应烟气侧放热量达到2565.9KJ/Kg。
排烟温度对锅炉效率的影响举足轻重，如果通过这次改造，可以是锅炉的排烟温度得到有效降低，减少了排烟损失，提高了锅炉的热经济性。从表中数据，我们可以清楚的看出，改造后的省煤器的传热量远大于改造前及改造设计值，因此，排烟温度也远低于改造前及改造设计值。
（2）对省煤器出口水温的影响
在满负荷的情况下，我们对比一下改造前后的工质侧温升数据，分别为50.3℃和71.4℃，也就是说，在省煤器入口水温基本相同的情况下，改造后的省煤器出口水温要比改造前的高出20.6℃；再看工质的吸热量对比，前后分别为1664.97 KJ/Kg和2190.3 KJ/Kg，效果明显。
我们可以对比改造后和改造设计值，工质侧温升比设计值高出19℃和23℃，改造后的工质吸热量为2189.3 KJ/Kg，比设计值有大幅提升，吸热量增加了62.6%。
我们还可以将改造设计值中的欠焓与改造后的相比，会发现改造后的数值大幅降低，因此在机组正常运行时，我们一定要注意控制给水压力，防止因为压力降低，导致省煤器不汽化，传热效果降低，造成超温，威胁锅炉的安全稳定运行。
我们继续对比改造后和改造设计值，工质侧温升比设计值高出19℃和23℃，改造后的工质吸热量为2189.3 KJ/Kg，比设计值有大幅提升，吸热量增加了62.6%。
（3）对热风温度的影响
我们对比一下出口烟温的改前、改后及改造设计值三个数据，会发现改后的参数远小于另外两个，这就造成了改造后的空预器烟气焓降也低于其他两种情况，使得空预器的工质吸热量不佳，进一步导致在满负荷情况下，出口热风温度也较改造前大幅降低55.5℃，一定程度上影响了制粉系统的出力和锅炉燃烧的经济性。
（4）对烟气流速的影响
根据煤质资料（元素分析及工业分析）和各受热面出口过量空气系数，按照苏标，可以计算得到省煤器处的烟气量，计算结果的对比是烟气速度高于改造设計值。用实际数据证明了烟气流速选取的正确性，对省煤器的耐磨程度和使用周期有着积极正面的意义。
（5）对传热系数的影响
在受热面积不变的情况下，温压、传热量和传热系数三者之间是有一定的线性关系的。通过表1我们可以计算出传热系数，对比可见，数值增大了很多。这也直接导致了在其他外界因素不变的情况下，改造后传热效果大幅提升。
6、结论
（1）改造后，在两种负荷条件下，排烟温度都有大幅降低，但是满负荷工况下，没能达到设计值。理论上省煤器的抗磨损度和积灰自清能力应该得以改善，但仍需要用时间进行考验。
（2）烟气流速高于设计值。
（3）传热系数高于设计值。
（4）欠焓大幅降低，一定要注意控制给水压力，防止超温，威胁锅炉的安全稳定运行。
（5）传热量高于改造前和设计值。
（6）空预器出口热风温度低于改造前。
7、建议和意见
（1）在机组正常运行过程中，尽量保持负荷稳定，避免工况瞬间突变，防止由给水压力骤降导致锅炉省煤器发生汽水共腾，严重威胁设备的安全，影响运行。
（2）如果锅炉长时间低负荷运行，容易造成积灰，最好经常投入水利吹灰、燃气吹灰、SCR吹灰等，清扫受热面。
（3）锅炉整体计算的核心就是锅炉热力计算，要加强热力计算，这才能使得锅炉设计、运行、校核有据可循。