山东阳煤恒通热电厂现有2台高温高压、自然循环流化床锅炉，额定蒸发量240 t/h，额定蒸汽压力9.8 MPa，额定蒸汽温度540 ℃，设计给水温度215 ℃，排烟温度140 ℃，热效率86%～90.5%。锅炉炉膛为膜式水冷壁结构，截面尺寸5280 mm×10240 mm，膜式壁、高温旋风分离器、返料器、流化床组成循环燃烧系统。过热器分三级布置，分别是低温过热器、屏式过热器、高温过热器，中间设两级喷水减温器。尾部烟道设三级省煤器和一二次风预热器。锅炉露天布置，运转层标高8 m，锅筒中心标高39.9 m。
1.锅炉运行状况及存在的问题
锅炉在运行中主要存在以下问题：①在设计给水温度下，锅炉排烟温度高，全年平均排烟温度在150 ℃左右，夏季高温季节甚至超过160 ℃，排烟热损失大，降低了锅炉热效率；②锅炉出力不足，当负荷提高到220 t/h时，床温超过1050 ℃，接近灰变形温度，容易引起床层结焦，使锅炉不能达到额定负荷；③主汽温度偏低，低于设计温度10 ℃左右；④飞灰可燃物含量高，达到15%；⑤炉膛灰浓度低，炉膛差压只能达到500 Pa，循环灰量少。
2.原因分析
经过对煤质和运行工况的分析，认为锅炉存在上述问题主要有以下几方面的原因。
（1）实际使用煤种与设计煤种存在差异。实际用煤与设计用煤的煤质数据如下（“/”前为设计值，“/”后为实际值，所有数值均为收到基）：碳31.1%/59.89%，氢2.81%/2.66%，氧6.60%/2.83%，氮0.81%/0.92%，硫3.07%/1.44%，水分7.81%/5.81%，灰分47.80%/26.45%，挥发分31.70%/8.74%，低位发热量12.669 MJ/kg /22.58 MJ/kg 。由煤质分析可以看出，设计煤种属劣质烟煤，灰分、挥发分高，发热量低；而实际用煤属贫煤，灰分、挥发分低，发热量高，难燃烬。因此，在锅炉设计时，诸如传热系数、容积热负荷、物料循环倍率、受热面布置等与实际用煤并不匹配，导致各项运行数据偏离设计值。
（2）炉膛容积决定了燃料在炉膛内的吸热量和停留时间，直接影响炉内温度水平。锅炉炉膛容积偏小，布置受热面相对较少，是床温偏高的主要原因。
（3）省煤器传热面积偏小，是排烟温度偏高的主要原因。
（4）过热器传热面积偏小，是主汽温度不能达标的主要原因。
（5）旋风分离器的分离效率偏低，循环倍率低于设计值，循环物料量少，导致飞灰可燃物含量高；同时炉膛灰浓度低，降低炉内受热面传热系数，限制了锅炉带负荷的能力。
3.改造方案
（1）省煤器改造。原省煤器分3段，每段256根换热管，总传热面积3228 m2，省煤器管采用光管，管子规格φ28 mm×4 mm。为降低排烟温度，在保持锅炉钢结构支撑系统和汽水连接管道不变动的情况下，将原省煤器光管管系更换为螺旋翅片管系，使省煤器换热面积增加约20%。
（2）高温过热器改造。高温过热器布置于尾部对流烟道，属对流式过热器，原共294根换热管，总传热面积983 m2，管子规格φ38 mm×5 mm。为提高主汽温度，在高温过热器蛇形管上部增加1个管圈，使换热面积增加120 m2，同时将出口集箱整体上移800 mm。
（3）屏式过热器改造。屏式过热器悬挂于炉膛上方，属半辐射式过热器，原屏式过热器共6片，每片26根换热管，总传热面积166 m2，管子规格φ42 mm×6 mm。为提高主汽温度，将每片屏式过热器换热管由26根增加到30根，使换热面积增加26 m2。
（4）水冷系统改造。增加水冷系统传热面积是降低炉膛温度的有效手段。原水冷系统除炉膛四周水冷壁、风室水冷壁外，在炉膛上方还布置了3片悬吊的翼型水冷壁，每片水冷壁管20根，管子规格φ60 mm×5 mm。为降低炉膛温度，避免高负荷时床层结焦，将翼型水冷壁下部向下加长2.9 m，并将管子增加到24根，增加传热面积62 m2。
（5）中心筒改造。锅炉物料分离系统采用高温旋风分离器，影响分离效率的因素很多，除旋风筒结构、粉尘粒径与浓度、分离器运行参数外，中心筒结构尺寸对分离器的影响也很大，直径越小，分离效率越高，但压力损失相应也增大。为提高分离效率，将原中心筒直径适当缩小，由2100 mm缩小为1900 mm，以提高循环倍率和炉膛差压。
4.改造效果
改造后，对2台锅炉进行72 h性能测试，以验证改造效果，具体情况如下：①在额定给水温度、不同负荷下，排烟温度在130～140 ℃，与改造前相比排烟温度明显下降，下降幅度20 ℃左右；②炉膛差压明显提高，由改造前的400～500 Pa提高到1030 Pa；③锅炉出力可以达到额定负荷，床温980 ℃，比改造前降低70 ℃；④飞灰可燃物含量10%～12%，比改造前降低3%～5%；⑤在额定给水温度和额定负荷下，主汽温度能够达到额定值。
通过一系列的技术改造，锅炉排烟温度高、出力不足、主汽温度偏低、飞灰可燃物含量高等问题得到了解决，锅炉各项运行数据达到设计值，热效率提高1.2%，全年节约煤炭折合标煤4500 t，达到了预期的改造目的。
（山东阳煤恒通 徐勤辉）