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1 汽锅结构和前期改造情况
北仑发电厂1号机组(600MW)，其汽锅是从美国CE公司进口的2008t/h亚临界压力、切向燃烧控制轮回汽锅。6层煤粉燃烧器由6台HP?983X9碗式中速磨煤机供粉。采用摆动火嘴方式调理再热汽温。汽锅于1991年8月27日完成72h试运行。
再热器系统如图1所示。墙式再热器出口用4根导汽管将蒸汽导进低温再热器的进口集箱。低温再热器共有76片管屏，与38片高温再热器管屏直联(无中心集箱)。
为了减小墙式再热器蒸汽阻力，在其进出口集箱之间原设计有24根旁路管使部门蒸汽旁通。在结构上，低温再热器每片屏有10根管子；高温再热器有20根管子。高、低温再热器内外圈管子交换毗连，而且与高温再热器2根外圈管相毗连的低温再热器内圈管受热长度缩短很多(见图1)。高温再热器与*气逆流安插，年夜部门管子采用TP304H等奥氏体钢材，部门管子和炉外引出管都是T22钢材。在每片高温再热器的第11号管子出口装有炉外壁温测点。T22钢材的高使用温度为580～590℃，故今朝的报警温度设定值为530℃。
汽锅运行后，发现高温再热器右侧第34～37片屏的出口壁温经常跨越585℃设定值。同时再热汽温达不到额定值。为此，凭据CE公司提供的方案，对再热器进行了2次改造。1993年改造是为了下降右侧高温再热器管屏的出口壁温。方式是将墙式再热器24根旁路管中的8根直接引进低温再热器进口集箱的右侧端(见图2)，以下降右侧管屏的进口温度。1994年改造的目的是提高再热汽温。方式是将低温再热器的管屏接长3.05m。
1994年的改造增加受热面太多，造成再热器事故喷水增年夜，并使过热器的出口汽温达不到额定值。1993年的改造效果也不够理想。在高负荷时第35～37屏仍经常处于580～595℃之间，而且第30～33屏的出口壁温反而比改造前增高。在运行中假设为了提高过热汽温而使燃烧器向上摆，则会使再热器的超温情况更为加重。对于这些问题，电厂曾在1994年进行了燃烧调整，并采用部门辅助风和燃烬风反切的措施；在1996年又在部门高温再热器管子上涂刷尽热涂料，但效果都不年夜。
2 改造方案的论证
为了比力完全地解决再热器的局部超温问题，1997年12月电厂与上海交通年夜学能源系配合提出进一步改造的几种方案，并进行了分析论证。后决议采用在低温管屏中加装节省圈的改造措施，并在部门壁温较高的管屏上涂覆尽热材料作为短时间的辅助措施。加装节省圈的具体要求以下：(1)温度高的第35、36屏出口炉外壁温下降10～15℃；(2)再热器出口2根导汽总管的流和汽温与改造前连结不变；(3)对炉膛污脏时、低负荷、火嘴上摆到70时高温过热器的出口壁温工况进行核算。
尽热材料涂在第69～74屏低温再热器(与高温再热器第35～37屏毗连)管上，厚度为20mm，高度为3m，外面用2mm厚不锈钢板包覆。
3 节省圈计较的主要步骤和成效
节省圈的计较是很复杂的，由于再热器的管系很是复杂。1片管屏有20根管子，1根管子又有12个管段，这些管段的直径、长度和材料都不不异；在结构上，再热器进出口集箱采用三通毗连方式，蒸汽在流经三通进进集箱时会形成涡流。涡流区的蒸汽静压有年夜幅度下降。蒸汽旁路改造后和在一部门管屏中加装节省圈以后，涡流区的蒸汽静压散布也会随之改变。计较的主要步骤为：(1)作墙式、低和暖高温再热器的热力计较；(2)计较8根直接旁路管中的旁通蒸汽流；(3)计较同屏各管流误差和热误差；(4)计较各屏的蒸汽流；(5)计较节省圈的压降和节省圈孔径。
由于要求加装节省圈后再热器2根出口总管中的蒸汽流和温度与改造前连结不变。而主要加装节省圈的第20～25管屏又集中在右侧，所以这一点较难办到。后接纳了使左侧各屏的改后出口温度高于右侧各屏，也就是使左右两侧节省所减小的流基本上不异，才使这个要求获得知足。计较肯定，加装节省圈的高温再热器管屏共为12片，即第1～3、10、11、19～25屏。每片屏有20根管子，所以共有240只节省圈。节省圈的孔径小为24.5mm，年夜为38.5mm。
加装节省圈改造的原理是用改变各屏的蒸汽流来抵偿它们的热负荷误差。虽然*气侧的变化对高温再热器出口壁温的散布有较年夜的影响，尤其是6层燃烧器投运方式的影响，但切向燃烧汽锅*气侧的热负荷图形相对比力固定，呈M形散布。在节省圈计较前，查看了历年的运行记实，计较中使可能的热负荷高峰位置与加装节省圈的管屏之间留有一定的距离，即第26、27、28、29屏不加装节省圈。这样即使热负荷高屏从第35、36屏移到第30、31屏，也可留有3～4片屏的热负荷进一步左移的裕。选择高温再热器出口壁温散布误差较年夜的某一工况所作的计较成效以下(见图3)：(1)在100MCR负荷下，计较可以使高温度屏的第11管出口壁温从590℃降到576℃，降温幅度为14℃。(2)装有节省圈各屏的第11管出口壁温将提高到543.0～564.3℃。(3)改造后，在100MCR负荷下，再热器的压降将增年夜11.06kPa。
4 对CE公司旁路改造未到达预期效果的分析
经计较可得出为什么1993年美国CE公司对该炉进行旁路改造未能取得预期效果的缘由。
4.1 该汽锅的设计墙式再热器受热面积偏小，其温升只有18.3℃。是以蒸汽经8根直接旁路后低温再热器右侧管屏的进口蒸汽的温降幅度较小；
4.2 在8根直接旁路前，低温再热器进口集箱中从4根导汽管进进的蒸汽经由过程三通都比力平均地向两侧分流。但在8根直接旁路后，右面的1根导汽管的蒸汽没法向右侧流动(因右侧有8根旁路蒸汽进进)，只能全数向左侧流动。这就增年夜了三通左侧的涡流区域及静压的下降，在此区域内的第30～33管屏的蒸汽流是以比旁路前反而有所减小。
5 改造后的实测成效及分析
改造于1998年6月实施，7月起头运行，并进行了各类出力、各类工况的实验。实测的成效及分析以下：
5.1 高温再热器第30～37屏出口壁温已年夜幅度下降，尤其是第35～37屏由于包覆尽热材料下降了40～51℃。各屏再热器出口壁温显示基本上控制在570℃以下，到达了预期的效果(见图4)。
5.2 再热器减温水已由原来的31.9t/h减为今朝的14.6t/h(平均值)。现在所用的减温水不再是用来避免管壁局部超温，而是用来避免因加长受热面过而引发的再热汽温超限。
5.3 原来主蒸汽温度与再热器出口壁温两者之间难以同时兼顾。为了避免再热器管壁超温不能不使燃烧器下摆从而抑制了主蒸汽温度。改造后主蒸汽温度不再受其限制，由原来的534℃提高到538℃。
6 经济效益分析
改造后再热器喷水平均削减17.3t/h，响应的机组煤耗约下降1.4g/()，按年发电35亿计较，勤俭标煤4900t，标煤价格按300元/t计较，则每一年勤俭费用147万元；过热汽温平均提高4℃，使机组煤耗下降约0.25g/()，则每一年勤俭费用26.25万元；而再热器阻力增加11kPa，使汽轮机热耗增年夜约0.03146，则每一年影响机组经济性约3.3万元。综合斟酌这3者身分，每一年发生总的经济效益为170万元。
如按每一年少爆管1次来计较，可避免机组启停烧轻油150t，计30万元；抢修6天，发电利润为648万元。这样，共可避免损失678万元。
7 结论
7.1 造成北仑电厂1号高温再热器管壁局部超温的主要缘由是：切圆燃烧方式所引发的*气侧*和暖*速的误差，和再热器进口集箱三通四周存在涡流区。上述2个身分造成管屏间的吸热误差和蒸汽流误差。
7.2 CE公司的蒸汽旁路改造没有取得预期效果的主要缘由是其计较方式不够准确，没有斟酌墙式再热器的吸热较小和进口集箱三通涡流区的影响。
7.3 加节省圈和局部保温改造后，高温再热器第30～37屏的出口温度已年夜幅度下降。其中节省圈身分使温度下降至少10～15℃。这说明如不加保温单用节省圈也能到达改造要求。改造后再热器管壁温度能控制在570℃以下，提高了机组的运行靠得住性。
7.4 改造后使原来主蒸汽温度与再热器出口壁温之间难以兼顾的问题获得领会决。
7.5 在直接经济效益方面，由于再热器喷水的削减和主蒸汽温度的提高，机组煤耗可下降约1.6g/()。扣除因节省圈使再热器阻力增加11kPa而酿成的热耗增加后，总的经济效益每一年可勤俭170万元。
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