五沙热电2×300MW燃煤机组烟气污染物超低排放改造工程 项目咨询报告
3 方案一：燃煤锅炉改燃气锅炉方案 3.1 总体技术
在现有锅炉基础上进行锅炉本体和受热面的改造，使其能够与燃料由煤改为天然气后带来的传热特性变化相匹配，从而保证提高现有锅炉的发电效率；燃烧天然气产生的烟气低硫、低烟尘特性保证改造后的污染物排放将大大降低，通过采用低氮燃烧器，烟气中的NOx浓度将被控制在250~350mg/Nm3，利用锅炉原有的SCR设备即可实现NOx的达标排放，可以实现污染物减排。 3.2 外部情况
哈尔滨锅炉厂大型燃气锅炉功率等级：100MW，200MW，600MW。其中一台100MW锅炉刚刚建好投入运行；一台200MW的锅炉已建成投产，运行时间超过十年；一台600MW锅炉正在建造，尚未投产。
东方锅炉厂基本炉型： 1) 135MW等级油气锅炉
锅炉为超高压参数，一次中间再热，背靠背布置、平衡通风、四角切圆燃烧、全钢架、全悬吊结构的自然循环汽包炉。锅炉燃用渣油、原油或天然气或任意比例的油气混合。
适用燃料：重油、原油、天然气。
调温方式：过热器采用喷水减温，再热汽采用烟气再循环调节。 2) 200MW等级油气锅炉
锅炉为超高压参数、自然循环、一次中间再热、单炉膛、四角切圆燃烧、全钢构架、背靠背布置的汽包锅炉。
适应燃料：重油、天然气或油气任意比例混烧。
调温方式：过热器采用喷水减湿，再热汽温采用烟气再循环调节。 3) 300MW等级油气锅炉
锅炉为亚临界压力，一次中间再热，塔式箱型、微正压炉膛、前后墙对冲燃烧、全钢架、全悬吊结构的自然循环汽包炉。锅炉燃用渣油、天然气或采用任意比例的油气混烧。
适应燃料：重油、天然气或油气任意比例混烧。
调温方式：过热器采用喷水减湿，再热汽温采用烟气再循环调节。 4) 600MW等级油气锅炉
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锅炉为亚临界参数、自然循环、中间一次再热、单炉膛平衡通风、前后墙对冲燃烧、全钢构架、背靠背布置的汽包锅炉。
适应燃料：重油、渣油、原油、奥里油、天然气或油气任意比例混烧。 调温方式：过热器采用喷水减湿，再热汽温采用烟气再循环调节。
表3-1 东方锅炉燃气锅炉参数
项目 锅炉蒸发量 过热器出口蒸汽压力 过热器出口蒸汽温度 再热蒸汽流量 再热器进口蒸汽压力 再热器出口蒸汽压力 再热器进口蒸汽温度 再热器出口蒸汽温度 省煤器进口给水温度 单位 t/h MPa(a) ℃ t/h MPa(a) MPa(a) ℃ ℃ ℃ 135MW 490 13.8 540 400 2.96 2.76 331 540 249 200MW 680 13.8 540 593 2.69 2.49 325 540 250 325MW 1065 17.5 540 926 3.95 3.75 331 540 276 600MW 2030 17.5 541 1659 3.86 3.66 324 541 280 表3-2 东方锅炉燃气锅炉销售业绩
序号 1 2 3 4 电厂名称 新疆乌鲁木齐石化总厂 巴基斯坦古杜电厂 孟加拉吉大港电厂 伊朗阿拉克电厂 产品型号 DG210/10.5-1 DG680/140-10 DG680/13.7-14 DG1065/17.4-11 额定能力(MW) 50 200 200 325 燃料 煤+气 天然气+重油 天然气 渣油+天然气
国内的天燃气锅炉一般在100MW以下，地点一般分布于新疆和四川等气源比较充裕的地区。郑州锅炉厂正在新疆正开工建设两台75t（合52.5MW）的天然气锅炉。
因此，尽管目前国内锅炉厂已具备制造，生产大型燃气锅炉的能力，在国内/国外也有大型燃气锅炉的运行业绩，但截至目前，国内东方锅炉/哈尔滨锅炉厂最大的纯燃气锅炉的业绩为200MW，并未见300MW纯燃气锅炉的运行，如何
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保证300MW纯燃气锅炉的安全稳定高效运行需详细论证。 3.3
锅炉改造方案
3.3.1 校核计算
根据现有锅炉的结构尺寸以及现有燃料成分分析进行热力计算校核计算，将计算结果与哈尔滨锅炉厂给定的热力计算结果对比，确保热力计算方法是可靠性。
校核计算基础参数设定：
锅炉蒸发量（t/h）：1025 化学未完全热损失q3（%）：0 机械未完全燃烧热损失q4（%）：0.3 外部冷却散热损失q5（%）：0.1 水冷壁热有效系数ψ：0.441 火焰黑度修正系数m:1 火焰中心位置系数M:0.378 炉膛出口过剩空气系数αlt：1.2 炉膛漏风系数Δαlt：0.05 制粉系统漏风系数Δαzf：0.06 炉膛排渣温度tpz（℃）：600
表3-3（BMCR）热力计算汇总表
炉膛 炉膛顶棚管 分隔屏 后屏 再热器前屏 后水冷壁吊挂管 末级再热器 引出管（汽水）
烟气进口温度℃ 1961.22 -- 1228.48 1132.76 1027.08 912.89 901.89 824.41 烟气出口温度℃ 1228.49 1228.49 1132.70 1026.94 912.82 901.82 824.38 806.38 15
工质进口温度℃ 361.02 330.40 400.44 438.79 382.61 361.02 476.37 361.02 工质出口温度℃ 361.02 382.61 438.73 496.01 476.31 361.02 539.98 361.02 五沙热电2×300MW燃煤机组烟气污染物超低排放改造工程 项目咨询报告
末级过热器 立式低过 转向室 水平低过 省煤器 回转式空气预热器
806.41 730.28 680.02 662.29 454.07 370.04 730.19 679.97 662.24 454.12 370.11 129.74 495.58 389.36 361.02 361.42 282.60 20.00 540.37 401.00 361.42 389.34 305.11 332.05 计算结果与五沙电厂给定的锅炉热力计算结果（设计煤种）一致。在此基础上进行更换燃料计算和改造计算。 3.3.2 燃气锅炉热力计算
现有锅炉各个受热面不变，只是更换天然气低氮燃烧器，同时保证锅炉的蒸发量不变，在此基础上进行热力计算，热力计算结果如下： 天然气初始计算基础参数设定：
锅炉蒸发量（t/h）：1025 化学未完全热损失q3（%）：0.5 机械未完全燃烧热损失q4（%）：0 外部冷却散热损失q5（%）：0.1 水冷壁热有效系数ψ：0.6 火焰黑度修正系数m:0.6 火焰中心位置系数M:0.4 炉膛出口过剩空气系数αlt：1.1 炉膛漏风系数Δαlt：0.05
表3-4 改烧天然气（BMCR）热力计算汇总表 烟气进口温 度℃ 炉膛 炉膛顶棚管 分隔屏 后屏
烟气出口温度℃ 1149.54 1149.54 1090.89 1002.33 16
工质进口温度℃ 361.02 330.40 392.24 417.55 工质出口温度℃ 361.02 391.85 417.51 456.27 2075.48 -- 1149.53 1090.91 五沙热电2×300MW燃煤机组烟气污染物超低排放改造工程 项目咨询报告
再热器前屏 后水冷壁吊挂管 末级再热器 引出管（汽水） 末级过热器 立式低过 转向室 水平低过 省煤器 回转式空气预热器 1002.41 903.55 892.55 816.21 798.21 711.87 662.31 648.69 445.50 360.29 903.53 892.53 816.21 798.21 711.81 662.28 648.66 445.52 360.32 116.83 391.84 361.02 466.48 361.02 455.77 383.60 361.02 361.10 282.60 20.00 466.44 361.02 524.12 361.02 491.06 392.82 361.10 383.59 303.64 321.19
热力计算结果显示，在锅炉满负荷条件下，末级过热器工质温度和末级再热器工质温度分别为491.06℃和524.12℃，远低于540℃，若降低锅炉负荷，蒸汽参数更无法保证，因此需要对锅炉结构进行调整，使进入汽轮机的工质参数达到要求，保证发电效率。 3.3.3 锅炉改造方案
在不改动锅炉炉膛尺寸的前提下，调整燃烧器位置和各个受热面的面积，计算结果显示，末级过热器和末级再热器的工质温度无法达到540℃，最高温度只能达到520℃，随着负荷下降，气温急剧下降，无法满足汽轮机对工质参数的要求，需要对锅炉受热面进行调整，基于热力计算，初步提出具体改造措施如下： 1. 炉膛截面积减小为原有截面积的2/3；
2. 过热器分隔屏纵向管束由96排减至78排，受热面积由881m2减至715.8 m2； 3. 过热器后屏纵向管束由26排减至20排，受热面积由1443 m2增至1110 m2； 4. 末级过热器纵向管束由24排增至26排，受热面积由3546 m2增至3841.5 m2； 5. 再热器前屏纵向管束由28排减至22排，受热面积由2445 m2增至1921 m2； 6. 末级再热器纵向管束由14排减至8排，受热面积由1929 m2增至1102.3 m2； 7. 水冷壁中部热负荷高的区域采用内螺纹管，前后水冷壁上部放大管径，增大
水循环安全裕度；
8. 燃烧器更换为天然气低氮燃烧器，安装位置不变。
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