李學(xué)偉

(國電科學(xué)技術(shù)研究院北京分院，北京 100081)

國電石橫發(fā)電廠4號爐低壓省煤器的應(yīng)用與節(jié)能分析

李學(xué)偉

(國電科學(xué)技術(shù)研究院北京分院，北京 100081)

國電石橫發(fā)電廠從鍋爐運(yùn)行實(shí)際情況出發(fā)，對4號爐低壓省煤器進(jìn)行了應(yīng)用改造，結(jié)合其他電廠鍋爐低壓省煤器的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，制定了4號爐低壓省煤器改造后的實(shí)際運(yùn)行調(diào)節(jié)措施，降低了鍋爐排煙溫度，保證了鍋爐投運(yùn)低壓省煤器后的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，同時對其節(jié)能效果進(jìn)行了分析。

低壓省煤器;應(yīng)用;運(yùn)行調(diào)節(jié);節(jié)能分析

0 引言

國電石橫發(fā)電廠4號機(jī)組存在鍋爐排煙溫度偏高，平均達(dá)145℃，超出設(shè)計(jì)值近15℃，最高時達(dá)155℃，嚴(yán)重影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，同時如果鍋爐排煙溫度不受控制地偏高，還會進(jìn)一步威脅到脫硫裝置的安全運(yùn)行。

目前國內(nèi)同類型機(jī)組的排煙溫度大致在135～140℃之間，有的甚至低于130℃。由于鍋爐排煙溫度是影響機(jī)組供電煤耗的主要指標(biāo)，因而排煙溫度高低已成為衡量鍋爐運(yùn)行水平的重要標(biāo)志。該廠4號爐排煙溫度偏高已嚴(yán)重影響該廠的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，必須盡快進(jìn)行治理。

1 4號爐設(shè)備規(guī)范

4號爐是上海鍋爐廠制造的1025 t/h亞臨界中間再熱控制循環(huán)汽包爐，設(shè)計(jì)煤種為肥城煙煤，現(xiàn)運(yùn)行煤種為混煤，采用燃燒器四角布置直吹式燃燒系統(tǒng)。鍋爐尾部受熱面出口通過轉(zhuǎn)向煙道，再分成2個水平直煙道接至靜電除塵器，鍋爐設(shè)計(jì)排煙溫度為132.8℃，鍋爐設(shè)計(jì)效率91.66%，燃料消耗量為137.3 t/h(BMCR)。

2 4號爐低壓省煤器改造的必要性

降低鍋爐排煙溫度改造方法有多種，常用的方法如改造高壓省煤器、改造空氣預(yù)熱器等，但以上改造會受到其他條件的限制或?qū)﹀仩t系統(tǒng)造成負(fù)面影響。如改造高壓省煤器會受到水溫欠焓、省煤器布置空間的限制，改造后有可能影響省煤器的安全性，并使空氣預(yù)熱器出口熱一二次風(fēng)溫度降低，從而影響到鍋爐的點(diǎn)火燃燒系統(tǒng)的安全運(yùn)行。經(jīng)過調(diào)研，結(jié)合其他電廠的經(jīng)驗(yàn)決定使用低壓省煤器技術(shù)解決4號爐排煙溫度過高的問題。

2.1 低壓省煤器系統(tǒng)節(jié)能原理簡介

低壓省煤器是利用鍋爐排煙余熱，節(jié)約能源的有效措施之一。低壓省煤器裝在鍋爐尾部，結(jié)構(gòu)與一般省煤器相仿。低壓省煤器與主回水成并聯(lián)布置，其進(jìn)口水取自汽輪機(jī)的低壓回?zé)嵯到y(tǒng)，低壓省煤器的過水量、入口水溫均可在運(yùn)行中調(diào)節(jié)。進(jìn)入低壓省煤器的凝結(jié)水吸收鍋爐排煙熱量后，在除氧器入口與主凝結(jié)水匯合。這種熱力系統(tǒng)，低壓省煤器的給水跨過若干級加熱器，利用級間壓降克服低壓省煤器本體及連接管路的流阻，不必增設(shè)水泵，提高了運(yùn)行可靠性，同時也自然地實(shí)現(xiàn)了排煙余熱的梯級利用。

一般認(rèn)為，把煙氣余熱輸入回?zé)嵯到y(tǒng)中會減少部分抽汽，增加了汽輪機(jī)的冷源損失，導(dǎo)致熱力循環(huán)效率降低，并且減少的部分抽汽會增加凝汽器的排汽使汽輪機(jī)真空有所降低。實(shí)際上，增設(shè)低壓省煤器后，大量煙氣余熱進(jìn)入回?zé)嵯到y(tǒng)，由于汽輪機(jī)低加回?zé)嵯到y(tǒng)從外部額外獲取了這部分熱量，新增了一定的做功能力，這個新增的額外熱功遠(yuǎn)大于因減少抽汽和汽輪機(jī)真空微降所引起的熱功損失，所以在某種程度上提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

2.2 4號爐低壓省煤器系統(tǒng)介紹

4號爐低壓省煤器的熱力系統(tǒng)如圖1所示。低壓省煤器與主回水成并聯(lián)布置，其進(jìn)口水取自6、7號低壓加熱器出口，設(shè)計(jì)特定的進(jìn)水方式與電調(diào)閥配合，可實(shí)現(xiàn)低壓省煤器進(jìn)水量的切換與調(diào)整。進(jìn)入低壓省煤器的凝結(jié)水吸收排煙熱量后，在除氧器入口與主凝結(jié)水匯合。

圖1 石橫發(fā)電廠4號爐低壓省煤器熱系統(tǒng)示意

低壓省煤器的總體布置采用了雙煙道錯列管排逆流布置。低壓省煤器本體以鍋爐對稱中心為界，分甲、乙兩側(cè)分別安裝于引風(fēng)機(jī)后的兩個水平煙道內(nèi)，其蛇行管屏吊掛在管箱頂部的小橫梁上，小橫梁兩端通過大橫梁將重量傳至立柱上。煙氣從引風(fēng)機(jī)出口煙道上行，進(jìn)入兩個改造后的橫置水平連通煙道，從前向后水平?jīng)_刷省煤器蛇形管束;由凝結(jié)水系統(tǒng)流來的低壓加熱器主凝結(jié)水，經(jīng)布置在煙氣進(jìn)口上方的低壓省煤器入口集箱進(jìn)入低壓省煤器，經(jīng)蛇形管排流入布置于煙氣出口上方的出口集箱，經(jīng)一凝結(jié)水母管匯集后，返回除氧器。返回點(diǎn)設(shè)置在5號低加出口的主凝結(jié)水管道。由于實(shí)現(xiàn)了介質(zhì)、煙氣的逆向流動，一面可大大提高低壓省煤器的傳熱系數(shù)，解決布置危機(jī);另一方面，可使排煙溫度的降低不受介質(zhì)出口水溫的限制，最大限度地降低其出口至脫硫系統(tǒng)的煙溫，保證了脫硫系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.3 效果分析

通過以上分析4號爐采用低壓省煤器可實(shí)現(xiàn)以下效果:

(1)可以實(shí)現(xiàn)4號爐排煙溫度的大幅度降低。根據(jù)已經(jīng)投運(yùn)的低壓省煤器的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，最低可以降低排煙溫度15℃，最高可以降低30℃甚至更高。這個優(yōu)點(diǎn)是其他任何降低排煙溫度的方法都不可能實(shí)現(xiàn)的，同時有利于4號爐脫硫裝置的安全可靠運(yùn)行以及脫硫效率的提高。

(2)對于4號爐燃燒和傳熱不會產(chǎn)生任何不利影響。由于低壓省煤器布置于鍋爐的最后一級受熱面(下級空預(yù)器)的后面，因此，它的傳熱對于鍋爐的一切受熱面的傳熱均不發(fā)生影響，既不會降低入爐熱風(fēng)溫度而影響鍋爐燃燒，也不會使空氣預(yù)熱器的傳熱量減少，從而反彈排煙溫度的降低效果。

(3)使4號爐具有良好的煤種和季節(jié)適應(yīng)性。4號爐低壓省煤器出口煙氣溫度可以根據(jù)季節(jié)和煤質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，能實(shí)現(xiàn)節(jié)約煤耗和防止低溫腐蝕的綜合要求。

3 4號爐低壓省煤器的運(yùn)行規(guī)定

正常運(yùn)行時，維持低壓省煤器入口水溫在不低于設(shè)計(jì)值(90℃)，以確保低壓省煤器的工作安全。通過調(diào)節(jié)低壓省煤器的過水流量，調(diào)整低壓省煤器出口煙溫，低壓省煤器設(shè)計(jì)出口煙溫為132℃，一般情況下不宜低于130℃，以防止低壓省煤器后煙道等發(fā)生低溫腐蝕;為減少排煙熱損失，在低壓省煤器出口煙溫度不低于130℃的情況下，可盡量壓低低壓省煤器出口煙溫。

表1 低壓省煤器進(jìn)口煙溫與出口煙溫對應(yīng)關(guān)系 ℃

低壓省煤器的進(jìn)水溫度應(yīng)相對穩(wěn)定，正常運(yùn)行時不宜隨意變動，只有當(dāng)燃煤的硫分有較大變化時，才作適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)運(yùn)行煤種的硫分增大時，應(yīng)相應(yīng)提高低壓省煤器進(jìn)水溫度。

表2 進(jìn)口水溫與燃煤硫分、出口煙溫關(guān)系

4 4號爐低壓省煤器系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)整

4.1 系統(tǒng)組態(tài)及調(diào)節(jié)說明

(1)本系統(tǒng)不要求精確調(diào)整，調(diào)節(jié)閥不投自動;

(2)本系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能主要由調(diào)節(jié)閥1(7號低加出口)和調(diào)節(jié)閥2(6號低加出口)完成，其中調(diào)節(jié)閥1為主調(diào)節(jié)閥。調(diào)節(jié)閥2為輔助調(diào)節(jié)閥，入口水溫低于90℃時，可以略開調(diào)節(jié)閥2提升水溫至90℃以上;

(3)流量的調(diào)節(jié)以調(diào)節(jié)閥1為主，當(dāng)開大調(diào)節(jié)閥1導(dǎo)致水溫低于90℃時，可以利用調(diào)節(jié)閥2來調(diào)節(jié)水溫;

(4)截止閥8為母管節(jié)流閥，調(diào)試完畢后固定開度，正常運(yùn)行不參與調(diào)整;

(5)截止閥1、2、7由于隔斷低壓省煤器系統(tǒng)，正常運(yùn)行不參與調(diào)整;

(6)截止閥3、4、5、6用于省煤器泄漏時單側(cè)解列，正常運(yùn)行不參與調(diào)整;

(7)排煙溫度調(diào)整下限為130℃，低于此溫度應(yīng)減少低壓省煤器水量，調(diào)整至溫度高于130℃。

4.2 低壓省煤器的解列

如果經(jīng)關(guān)小低壓省煤器進(jìn)水門進(jìn)行開度調(diào)整后，低壓省煤器出口煙溫仍低于130℃，或者系統(tǒng)發(fā)生泄漏時此時應(yīng)解列低壓省煤器，則進(jìn)行以下操作:

(1)緩慢關(guān)閉7號低加和6號低加至低壓省煤器出口電動調(diào)節(jié)門(2路)，直至全關(guān);

(2)緩慢關(guān)閉7號低加和6號低加至低壓省煤器出口截止閥(2路)，直至全關(guān);

(3)緩慢關(guān)閉低壓省煤器回水管截止閥，直至全關(guān);

(4)緩慢開啟低壓省煤器聯(lián)箱甲、乙側(cè)進(jìn)回水聯(lián)箱空氣門，系統(tǒng)泄壓至大氣壓力;

(5)開啟低壓省煤器甲、乙兩側(cè)進(jìn)回水聯(lián)箱、供回水管疏水放水。

5 4號爐低壓省煤器的節(jié)能分析

5.1 熱力試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

為了更精確的計(jì)算出低壓省煤器投運(yùn)后的的節(jié)能效果，我們于2011年6月17日對號4號爐在300 MW負(fù)荷工況下，分別進(jìn)行了投入和解列低壓省煤器兩個熱力狀態(tài)的熱力試驗(yàn)，結(jié)果見表3、表4。

表3 4號機(jī)組試驗(yàn)期間原始數(shù)據(jù)(一)

表4 4號機(jī)組試驗(yàn)期間原始數(shù)據(jù)(二)

5.2 4號爐低壓省煤器的節(jié)能效果分析

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們依據(jù)以下公式進(jìn)行了主凝結(jié)水流量、給水流量、至蒸汽流量、冷再熱流量、再熱蒸汽流量及熱耗率、汽耗率、煤耗率計(jì)算。

5.2.1 流量

試驗(yàn)計(jì)算以實(shí)測除氧器入口凝結(jié)水流量為依據(jù)，通過對高壓加熱器和除氧器的熱平衡和流量平衡計(jì)算給水流量，再計(jì)入減溫水流量給水泵密封水進(jìn)水和回水流量和不明泄漏量等，求得主蒸汽流量，進(jìn)一步求得再熱蒸汽流量。

5.2.2 試驗(yàn)熱耗率

式中:HR試驗(yàn)為試驗(yàn)熱耗率，kJ/(kW·h);G1主蒸汽流量，t/h;G2再熱蒸汽流量，t/h;G3高壓缸排氣流量，t/h;GA2為高壓門桿一檔漏氣至再熱管道流量，t/h;G4通過高壓加熱器的給水流量，t/h;G5、G6分別為過熱減溫水及再熱減溫水流量，t/h;hx為對應(yīng)各流量的焓值，kJ/kg;P發(fā)電機(jī)功率，MW。

5.2.3 試驗(yàn)汽耗率

式中:d為試驗(yàn)汽耗率，kg/(kW·h)。5.2.4 機(jī)組發(fā)電煤耗率

式中:b為試驗(yàn)發(fā)電煤耗率，g/(kW·h);ηb為鍋爐效率，%;ηp為管道效率，%。

主要計(jì)算結(jié)果匯總見表5。

表5 主要計(jì)算結(jié)果匯總

通過計(jì)算結(jié)果我們可以看出4號機(jī)組在300MW負(fù)荷工況下，投入低壓省煤器后，汽輪機(jī)熱耗率降了低35.4 kJ/(kW·h)，折合為發(fā)電煤耗率可降低1.2 g/(kW·h)，節(jié)能效果著顯。

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Application and analysis of energy saving in Shiheng power plant No.4 boiler low pressure economizer

Based on the actual situation of Guodian Shiheng Power Plant boiler，the transform ation of No.4 boiler econom izer was adopted.Combined w ith the operation experience of other power p lant boiler econom izer，the measures were put forward w ith the actual operation o f No.4 boiler econom izer a fter the transformation of the regulation enacted.Through the application of the measures the temperature ofexhaustgas boilerwas reduced，the boiler safe and econom ic operation of low pressure econom izer was guaranteed，and the energy－saving effectwas analyzed briefly.

low pressure econom izer;application;operation regulation;energy saving analysis

TK223.3

:B

:1674－8069(2015)02－056－04

2014-12-22;

:2015-01-19

李學(xué)偉(1977-)，男，山東泰安人，工程師，主要從事電廠生產(chǎn)指標(biāo)匯總與分析工作。E－mail:lxwlhm@163.com