制粉系統(tǒng)摻冷風(fēng)治理技術(shù)在330MW燃煤鍋爐的應(yīng)用

許金輝，馬傳崗，韓玲

（1.國(guó)電蓬萊發(fā)電有限公司，山東 蓬萊 265600；2.山東英電節(jié)能科技有限公司，濟(jì)南 250101；3.山東泓奧電力科技有限公司，濟(jì)南 250101）

1 問(wèn)題的提出

某電廠＃7機(jī)組單機(jī)容量為330MW，鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的HG-1021／18.2-YM9型亞臨界鍋爐，空氣預(yù)熱器（以下簡(jiǎn)稱空預(yù)器）為兩分倉(cāng)式，設(shè)計(jì)進(jìn)風(fēng)溫度為23℃，出風(fēng)溫度為330℃。制粉系統(tǒng)采用4臺(tái) DTM350／600型鋼球磨煤機(jī)，中儲(chǔ)式乏氣送粉，負(fù)壓運(yùn)行，干燥劑再循環(huán)正常投入。配套汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)制造的 C330-16.7／1.0／537／537型中間再熱凝汽式汽輪機(jī)。額定負(fù)荷下鍋爐設(shè)計(jì)效率為92.10%，設(shè)計(jì)排煙溫度為129℃（修正后），實(shí)際運(yùn)行中＃7機(jī)組鍋爐排煙溫度基本為145～160℃。制粉系統(tǒng)摻入大量的冷一次風(fēng)，是造成熱一次風(fēng)量減少、空預(yù)器換熱效率降低（即吸熱減少）以及排煙溫度偏高的一個(gè)重要原因［1］。該電廠實(shí)際運(yùn)行中，滿負(fù)荷時(shí)空預(yù)器出口熱風(fēng)溫度約為325℃，而磨煤機(jī)入口的混合風(fēng)溫只需要230℃左右（隨煤質(zhì)不同混合風(fēng)溫在160～230℃之間變化），以上狀況會(huì)引起制粉系統(tǒng)摻入25%～40%的冷風(fēng)，導(dǎo)致排煙溫度升高10～15℃。運(yùn)行中受粉管最低風(fēng)速限制，干燥劑再循環(huán)門不能再開大（排出口風(fēng)壓維持在3.8～4.2 kPa），因此，靠開大再循環(huán)門減小進(jìn)入磨煤機(jī)熱風(fēng)量的措施來(lái)降低摻冷風(fēng)率，作用十分有限。根據(jù)以上狀況，該電廠決定采用制粉系統(tǒng)摻冷風(fēng)治理技術(shù)，以達(dá)到制粉系統(tǒng)冷風(fēng)零摻入的目的，從而降低排煙損失，提高機(jī)組效率。

2 制粉系統(tǒng)摻冷風(fēng)治理技術(shù)

制粉系統(tǒng)摻冷風(fēng)治理技術(shù)是在熱一次風(fēng)管道上加裝旁路，在旁路上加裝冷卻裝置，利用汽輪機(jī)的小部分凝結(jié)水作為冷卻介質(zhì)，通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)入冷卻裝置的熱一次風(fēng)量及凝結(jié)水量，把去制粉系統(tǒng)的熱一次風(fēng)溫度從空預(yù)器出口溫度降到磨煤機(jī)進(jìn)口混合風(fēng)的溫度，從而避免向制粉系統(tǒng)摻入冷風(fēng)，使空預(yù)器風(fēng)量增加、排煙溫度降低。在煤質(zhì)、負(fù)荷變化（如煤中水分降低）時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)熱一次風(fēng)冷卻裝置的傳熱功率，改變熱一次風(fēng)溫的降低幅度，保證磨煤機(jī)出口溫度在設(shè)定范圍，制粉系統(tǒng)摻冷風(fēng)裝置布置系統(tǒng)圖如圖1所示。

圖1 制粉系統(tǒng)摻冷風(fēng)裝置布置系統(tǒng)圖

從圖1可以看出，制粉系統(tǒng)摻冷風(fēng)治理技術(shù)的核心是從煙氣余熱中置換出熱量來(lái)加熱凝結(jié)水，減少汽輪機(jī)的汽耗，其原理和低壓省煤器技術(shù)原理相似，但兩者存在根本區(qū)別，主要從以下3個(gè)方面進(jìn)行比較。

（1）積灰及磨損。由于低壓省煤器技術(shù)回收的是煙氣余熱，積灰及磨損問(wèn)題非常嚴(yán)重，導(dǎo)致低壓省煤器運(yùn)行周期短、傳熱差。而該技術(shù)熱源為干凈的空預(yù)器出口熱風(fēng)，其含灰量較煙氣而言基本可以忽略，積灰及磨損非常輕微，運(yùn)行的安全性及可靠性大大增加。

（2）設(shè)備質(zhì)量及投資。由于低壓省煤器技術(shù)冷、熱源換熱溫差?。ɑ驹?0℃以下），相同的換熱量需要較大的換熱面積，導(dǎo)致設(shè)備質(zhì)量較大，相關(guān)的基礎(chǔ)及安裝費(fèi)用亦較高。而摻冷風(fēng)回收余熱技術(shù)換熱溫差比低壓省煤器技術(shù)大得多（至少3倍以上），換熱器整體換熱面積小，投資相應(yīng)下降。

（3）回收熱量的品味不同。低壓省煤器技術(shù)由于排煙溫度較低，回水溫度很難超過(guò)120℃，相應(yīng)回收余熱的品味較低（集中在六段抽汽以下，抽汽效率低于15%）；而該技術(shù)由于熱風(fēng)溫度高（300℃以上），回水溫度一般在140℃以上，回收余熱的品味較低壓省煤器技術(shù)高（可排擠五段抽汽，抽汽效率接近20%）。

3 實(shí)施效果

該項(xiàng)目于2014年改造投運(yùn)后，基本保證了制粉系統(tǒng)冷風(fēng)的零摻入，排煙溫度降低10～15℃；同時(shí)，該系統(tǒng)具有可隨負(fù)荷、煤質(zhì)的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)冷風(fēng)摻入率的功能。橫向?qū)Ρ任催M(jìn)行摻冷風(fēng)治理系統(tǒng)的＃6機(jī)組和進(jìn)行摻冷風(fēng)治理系統(tǒng)的＃7機(jī)組，在工況相同、磨煤機(jī)出力類似、煤種相同的情況下，同一時(shí)間的磨煤機(jī)出力、熱風(fēng)及冷風(fēng)門開度及出／入口風(fēng)溫等參數(shù)的對(duì)比結(jié)果見表1。

表1 ＃6，＃7機(jī)組磨煤機(jī)參數(shù)對(duì)比

在煤種一樣、磨煤機(jī)出力大致相同的情況下，＃7鍋爐冷風(fēng)門開度約為0，＃6鍋爐磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，為保證入口風(fēng)溫，需要投入大量冷風(fēng)，造成排煙溫度升高。對(duì)比2臺(tái)機(jī)組排煙溫度，＃6機(jī)組為147.8℃，＃7機(jī)組為137.3℃?？鄢龣C(jī)組冷源損失及其他損失，排煙溫度降低10℃可減少供電煤耗1.0 g／（kW·h），按年有效運(yùn)行5 000 h計(jì)，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1600 t，節(jié)能效益顯著。

4 建議

因該系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)水溫度為80℃，而熱一次風(fēng)溫為330℃，溫差達(dá)250℃，如此大的換熱溫差在電廠熱系統(tǒng)中比較罕見，故存在系統(tǒng)投運(yùn)后因汽化嚴(yán)重而導(dǎo)致的振動(dòng)問(wèn)題，需要在調(diào)試及投運(yùn)過(guò)程中注意以下幾點(diǎn)。

（1）水系統(tǒng)閥門開、關(guān)要緩慢，禁止快關(guān)快開，以免水流量的極速變化引起受熱面振動(dòng)而導(dǎo)致設(shè)備泄漏，影響設(shè)備的安全性。

（2）疏水系統(tǒng)閥門投運(yùn)過(guò)程中保持一定的開度，可將投運(yùn)過(guò)程中汽化產(chǎn)生的汽體盡快排出而避免產(chǎn)生汽阻。

（3）換熱器集箱安全閥的選型及安裝要合理，避免安全閥頻跳或不跳。

5 結(jié)束語(yǔ)

制粉系統(tǒng)摻冷風(fēng)治理技術(shù)屬于煙氣余熱回收利用的范疇，歸根結(jié)底還是從煙氣回收熱能，進(jìn)而提高機(jī)組的循環(huán)效率。該理論淺顯易懂，但目前成功實(shí)施的案例不多，該項(xiàng)目的成功實(shí)施標(biāo)志著該理論完全進(jìn)入了可實(shí)施階段，對(duì)燃煤機(jī)組制粉系統(tǒng)提供了新的節(jié)能手段，節(jié)能效益顯著，具有良好的推廣價(jià)值。

［1］王春昌.燃煤電廠鍋爐熱一次風(fēng)加熱器的研制及開發(fā)［J］.中國(guó)電力，2011，44（1）：56-59.