1、鐵嶺發電廠300 MW機組鍋爐介紹
鐵嶺發電廠鍋爐為哈爾濱鍋爐廠引進美國CE公司技術，自行設計制造的亞臨界壓力、一次中間再熱、自然循環汽包爐，采用單爐體負壓爐膛，倒U型布置，鍋爐型號為HG - 1021/18.2 - YM4。鍋爐主要技術參數見表1。
在爐膛上部垂直布置輻射再熱器和分割屏過熱器、后屏過熱器。在爐膛出口水平煙道上依次布置后屏再熱器、末級再熱器和末級過熱器。在后部豎井中自上而下布置低溫立式過熱器、臥式過熱器、省煤器和空氣預熱器。
省煤器布置在尾部豎井煙道中。作為低溫受熱面，布置在低溫過熱器下部，空預器上部，基本高度為6,128 m，順列逆流方式布置，采用光管模式，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒秸稈顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，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。
2、問題的提出
鐵嶺發電廠鍋爐總體運行情況比較平穩。由于實際應用燃煤煤種偏離了原設計值較大，運行工況發生了一些改變。最突出的問題是4臺鍋爐排煙溫度高于排煙溫度設計值20℃左右（排煙溫度設計值為138℃，實際運行中一般為155～t65 cc，最高時溫度可達175℃）。
在實際運行過程中，煤質的變化較大，按低位發熱量計算為13376～17 556 kj/kg，最低時可達3 000 kj/kg左右。對燃燒很不利，灰分加大，積灰和磨損加劇，容易造成鍋爐滅火、鍋爐管排爆管泄漏的事故發生。爐膛以及受熱面的對流和輻射效果變壞，鍋爐爐膛黑度增加，管壁積灰，換熱系數降低，導致鍋爐效率的降低。這種偏離設計值，會導致煙氣不能及時換熱，造成排煙溫度的升高。
3、省煤器優化改造內容
省煤器改造的基本方案中提出了利用空氣預熱器受熱面備用高度或省煤器上部的預留空間增加1—1.5圈省煤器受熱面管排的改造方案。為了檢修方便，雖然上部空間符合安裝的要求，但建議在省煤器下部加裝管排，并在施工時充分考慮這一點。
在優化設計改造過程中，主要考慮到加裝省煤器管排的安全、經濟、合理性，保證對原有設計不做太大的改動，遵循原有的設計安裝技術，管子的模式、材質、吊掛固定、布置方式、流通方向、節距選擇、防磨技術、除灰方式、運行方式等保持不變。僅限定在加裝省煤器管排的優化設計上，以達到降低排煙溫度的目的。
3.1省煤器改造的初步計算
設計的基本參數：額定蒸發量1 021 t/h，主蒸汽壓力16.7 MPa．主蒸汽溫度540℃，環境溫度23℃，收到基低位發熱量為16 007 kj/kg，省煤器出口溫度為400 ℃，給水溫度為278.3℃。根據不同的煤質情況確定改造設計的有效范圍。
通過省煤器的初步設計計算，根據降低排煙溫度的目標，確定管排加裝置，初步獲得改造設計的基本數據。在此基礎上通過熱力計算確定設計參數。
根據鍋爐設計煤種、蒸汽參數以及降低排煙溫度的目標要求，結合目前鍋爐運行情況，對鍋爐重新進行了初步熱力計算比較，確定了在原有低溫過熱器下方（省煤器上部）和省煤器下部，增加1.5—2圈省煤器管圈，增加省煤器的受熱面。
由于鍋爐的基本布置已經確定，傳熱特性也基本相同，根據原理相似性來進行計算。根據設計參數（省煤器的煤氣出入口溫度為487.2/375℃，出人口水溫為278.3/311.4℃），確定實際運行參數為省煤器出口煙溫400℃，入口水溫278.3℃。目標叁數為實際運行中分別降低排煙溫度10℃、15℃、20℃。經過綜合比較確定為降低排煙溫度15℃。
在熱力計算時，除增加省煤器受熱面外，其余幾何尺寸仍按原來鍋爐設計的數據。優化設計改造中的鍋爐參數按現場運行實際有關數據及試驗結果作為計算依據。
從鍋爐初步熱力計算結果可以看出，省煤器優
化設計改造后，省煤器部位的煙氣速度在不同的工況下顯著降低，既保證了出口水溫，降低了排煙溫度，又減緩了尾部低溫受熱面和省煤器受熱面的磨損，減少低溫受熱面的泄漏發生，保證了低溫受熱面長期安全穩定運行。
3.2省煤器優化設計改造
本次系統改造的省煤器受熱面積約600 m2，使省煤器的吸熱量增加，確保在70%～100%鍋爐負荷下，保證排煙溫度在現有運行條件下降低排煙溫度10℃，保證在各種負荷下低溫過熱器壁溫不超溫，給水流量、給水溫度循環倍率在允許范圍內。
在熱力計算時，除增加省煤器受熱面外，其余幾何尺寸仍按原來鍋爐設計的數據。改造中的鍋爐參數按現場實際有關數據及試驗結果作為計算依據，在對100%鍋爐負荷滑壓計算中，省煤器流量按1021t/h計算，鍋爐設計改造重點按目前實際運行的煤種（設計煤種）進行鍋爐熱力計算。
本次改造從省煤器上口取排管子向上部繞成蛇型管排354根，繞制管上標高距低溫過熱器1.2 m。為防止受熱面的磨損，在蛇行管排的第1排管子的迎風面布置有防磨蓋板。整個蛇形管排設置有兩排管夾，使蛇形管排排列整齊。省煤器受熱面的管子規格為∮42×5.5，材質為20C。省煤器354根蛇形管，受熱面7099m2。本次改造中還應該考慮人孔門及人孔門彎管方案。
經過鍋爐熱力計算的結果及實際運行情況，最終制定具體改造方案為：在最下面省煤器管組增加一組新的省煤器，增加管圈為1.5圈，占改造后整個省煤器17%左右，重量約43 t，規格和材料同原來的省煤器相同，為∮42×5.5，20G，共計354根。此方案充分考慮了以下因索。
a．機組運行的安全性。增加省煤器，其出口水溫必須控制在遠離汽化溫度的范圍(約364.1℃)。原設計水溫為311.4℃，增加省煤器后，其水溫增加約4.43℃，屬安全范圍。
b．結構的合理性。省煤器進口集箱標高為29 781mm，進口集箱離省煤器水平受熱面最下組距離為2619 mm，增加1.5圈管子，需要空間高度為534 mm，仍然留有2 085 mm；從受力支架角度分析，增加省煤器（包括附件）重量僅占低過+省煤器總重的27%左右，其荷重在安全范圍內。
c．施工、檢修方便。在空間上對施工及檢修不造成影響。
4、省煤器優化設計改造的經濟性評價
優化改造后，在相同運行工況下，排煙溫度明顯降低，鍋爐效率得到提高，發電煤耗得以降低。
a． 改造后省煤器出口水溫平均升高4.4℃，排煙溫度平均降低15℃。
b． 鐵嶺發電廠3號機組全年發電量18億kW-h。經過計算排煙溫度降低15℃，發電煤耗降低2.64g/kW．h。全年節約標準煤4 752 t，按350元／t計算，年節約費用160多萬元，15個月即可回收全部投資。
5、結束語
該優化改造降低了排煙溫度．提高了鍋爐效率。對尾部受熱面進一步全面優化，傳熱效果提高。實際運行效果，在夏季300 MW時排煙溫度可以達到150℃，從而體現出改造的工程效果。
通過鐵嶺發電廠3號鍋爐省煤器優化設計改造的實際效果可以看出，安全與經濟性十分明顯，改造工程的現實意義較大。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
