1、改造前试验项目测定
本次试验的目的：首先是查明主、再热汽系统的热力特性，分析受热面设计布置的合理性；其次是从炉内方面分析引起主、再热汽温度偏低的原因。试验对各受热面（段）烟、汽工质参数进行采集测试；试验时的燃烧器摆角、投运层数和过量空气系数与设计工况相同；除二级右侧过热器减温器为防止末级过热器管壁超温而有少量喷水外，其它喷水量为零。
a．锅炉实际运行煤质接近于设计校核煤质上限．b．省煤器人口烟温偏低，给水温度偏高；c．主、再热汽系统阻力偏大；d.主蒸汽出口两侧温度偏差较大；e．空气预热器漏风率较高。
2、问题的原因分析
2.1炉膛出口烟温的计算确定
炉膛出口烟温是炉内传热的重要参数，可通过CE设计程序，采用省煤器出口烟温测试值及各级受热面的工质流量、进出口参数，从省煤器开始，按与烟气流程相反方向反推计算，得出下炉膛出口烟温，结果如表3所示。
根据反推计算，试验工况下的下炉膛出口烟温比设计值低70℃，上炉膛出口烟温比设计值低100℃。
2.2炉膛沾污系数
锅炉实际运行煤种偏离设计煤质，表现为发热量高、灰分小、灰熔点高，而在设计时认为设计煤种为轻微结渣，炉膛沾污系数8取0. 25，不符合实际运行情况。其结果造成锅炉在实际运行时炉膛辐射受热面吸热量过大，使炉膛出口烟温降低。表4是不同炉膛沾污系数和煤质变化情况计算结果。
炉膛沾污系数的选取主要依据灰特性、结焦指数，同时也受到锅炉型式和燃烧方式的影响，炉膛沾污系数的改变将对锅炉热力参数产生严重影响。根据该锅炉的设计计算，炉膛沾污系数每减小0. 05．过热汽温、再热汽温和下炉瞳出口烟温分别下降4. 42℃、3.03℃和6.9℃。
2.3主汽系统阻力的影响
锅炉主、再热汽系统阻力比设计值偏大，只有提高汽包运行压力才能维持过热器出口压力达到设计值。运行压力的提高使，工质汽化潜热降低，炉内蒸发吸热量减少，进而导致燃料量和烟气量减少，使对流吸热降低。
另一方面，当过热器出口压力达到设计值时+相应上游受热面工作压力都超过设计值。压力升高使蒸汽比热值增大，在获得相同吸热量的情况下，温升要降低。对于再热器，由于高压缸排汽参数较高，实际运行压力比设计值要高，同样存在上述情况。同时，根据再热器实际出入口焓值计算，综合考虑再热蒸汽流量的变化，再热器吸热量低于设计值，说明再热器设计布置面积不足。
表5和表6分别是不同工作压力及出口温度下过热器和再热器吸热量比较。
2.4热偏差的叠加
因四角切圆燃烧方式在炉膛顶部存在残余烟气旋转气流。对于右旋气流，在炉膛顶部左侧存在烟气回流，相对流动阻力偏大，右侧烟气流动阻力相对较小。在残余旋转气流的作用下，大部分烟气直接从炉膛出口右侧底都通过，布置在炉膛顶部右侧的受热面设有受到烟气的充分冲刷传热，烟气通过后温度仍然较高，而布置在炉膛顶部左侧的受热面受到烟气冲刷传热较充分，左侧受热面内的蒸汽温升较高。
烟气通过炉膛出口后，在锅炉水平烟道内呈现了左侧烟温低、右侧烟温高的分布形态，气流在整个截面分布较均匀。后屏过热器出口左右联箱至末级过热器人口左右联箱间的连通管为交叉布置，设计意图是为消除热偏差，但实际上流经炉膛顶部左侧分隔屏过热器受热面后温度较高的蒸汽，经连通管后进入水平烟道的右侧末级过热器受热面，恰好与水平烟道右侧温度较高的烟气相遇，而烟道另一侧的情况刚好相反，形成了热偏差的再次叠加，造成了一方面一部分蒸汽不能充分吸热，另一方面，还要投入减温水来避免热偏差较大的部分受热面管壁超温。
2.5其它影响因素
2.5.1蒸汽流量
机组在600 MW负荷下运行时，主、再热蒸汽实际流量比设计值增加200t/h，这是由汽轮机效率现状决定的。根据计算，机组在MCR工况附近运行时，主、再热蒸汽流量增加，锅炉燃料量也会增加，其综合作用不会使汽温有太大变化。
2.5.2空气预热器漏风
试验数据表明，空气预热器漏风率很大，近20%，降低了换热效率，而人口烟温比设计值低20℃，使一、二次风温度低于设计值约30℃。
2.5.3给水参数
机组实际运行给水温度比设计值高6-8℃，但由于烟气温度的降低使省煤器出口水温并未增加，因此，其对炉内传热的影响仅表现在锅炉运行压力的提高对工质汽化潜热的影响上。
2.6综合分析
造成此锅炉空气预热器人口烟温、出口风温，以及主、再热汽温偏低的原因是多方面的．主要原因如下：
a．按照实际运行煤质，锅炉设计沾污系数选取偏大，炉膛水冷壁受热面布置偏大，引起炉膛出口烟温降低，使下游受热面吸热不足。
b．由于煤质的变化使燃煤量降低，生成烟气量减少，使对流换热强度降低。
c．系统运行压力的变化改变了各段受热面的吸热比例，造成炉内工质所需蒸发热降低，过热热增加，使过热受热面面积相对不足。同时工质蒸发热的降低使燃料量减少，也不利于汽温的提升。
d，四角切圆燃烧造成的炉膛顶部烟气残余旋转和过热器后屏至末级过热器交叉连接管所引起的热偏差叠加使过热器出口汽温左右偏差增大。
e．再热器设计布置面积不足。
3、锅炉改造
综上所述，对于运行煤质，炉膛吸热（面积）相对过大是问题的主要原因，而通过减少炉膛水冷壁吸热面积来提高炉膛出口烟温势必会引起炉内燃烧和锅炉水动力结构等多方面问题，对系统阻力增大所采取的措施却是有限的。经计算论证，通过调整对流受热面的解决方案是可行的。
根据锅炉受热面结构和改造空间，增加水平低温过热器和末级再热器面积是提高主、再热汽温的有效措施，同时还应减少省煤器面积以提高空气预热器人口烟温。而省煤器面积的减少降低了出口水温，使锅炉燃料量增加，也对提高汽温有利。另外，为了提高一、二次风温，还确定了空气预热器的改造方案。最终的改造方案如下：
8．末级再热器面积增加至3 566 m2，比原设计增加468 m2，同时将末级再热器管材升级。
b．省煤器面积减少至12886 m2，比原设计减少2 535m2。
c．过热器后屏至末级过热器交叉连接管改为平行连接，同时对过热器联箱的6个三通进行打磨，以减少阻力。
d．更换空气预热器传热元件，改变密封结构和传动方式，减少漏风率。
锅炉实施改造后，进行了改造后的锅炉性能试验，以获取改造后锅炉运行性能的详细数据。试验表明，在燃用高热值燃煤和汽轮机改造后高排温度降低的不利情况下，锅炉主、再热汽温比改造前上升了10.2℃和18.9℃，主汽热偏差大大降坻，空气预热器入口烟温达到359℃(设计值为357.1℃)．一、二次风温分别增加6.5℃和11.85℃，发电煤耗减少2. 78g/(kW.h)，锅炉效率因机械不完全燃烧损失和预热器漏风减少而略有增加。
4、结束语
我国锅炉设计煤质与实际运行煤质普遍存在差异，原设计选取的重要参数“炉内污系数占”已不再适合于运行煤质，其结果表现为炉膛水冷壁受热面相对过大，炉膛出口烟温降低，对流受热面吸热不足。通常解决炉膛水冷壁吸热过大可采取敷设卫燃带，或针对本文情况增加辐射再热器遮盖面积等炉内措施，但实践证明，通过调整对流受热面来解决炉膛出口烟温偏低使蒸汽温度、空气预热器人口烟温偏低这一问题是可行的。
另外，通常用以消除四角切圆燃烧锅炉过热器热偏差的过热器末级连接管交叉布置措施，在600 MW机组同类型锅炉上却增大了热偏差．而将交叉布置改为平行布置可较好地解决此问题。
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