二次再熱鍋爐再熱器調(diào)溫方式對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響

姚向昱，蔣德勇，朱佳琪，李 林，陳仁杰

（1.華東電力設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200063；2.國(guó)電泰州發(fā)電有限公司，江蘇 泰州 225327）

二次再熱鍋爐再熱器調(diào)溫方式對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響

姚向昱1，蔣德勇2，朱佳琪1，李 林1，陳仁杰1

（1.華東電力設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200063；2.國(guó)電泰州發(fā)電有限公司，江蘇 泰州 225327）

針對(duì)我國(guó)二次再熱鍋爐采用不同的再熱器調(diào)溫方式進(jìn)行研究，分析各種調(diào)溫方案的特點(diǎn)。研究不同的再熱器調(diào)溫方式對(duì)整個(gè)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響。

再熱器調(diào)溫；熱經(jīng)濟(jì)性；鍋爐；二次再熱。

二次再熱發(fā)電技術(shù)可以提高火電廠的發(fā)電效率，減少發(fā)電煤耗，對(duì)我國(guó)節(jié)約能源、降低污染物和二氧化碳排放具有重大意義。目前，二次再熱技術(shù)已成為燃煤火電技術(shù)的發(fā)展方向之一。二次再熱鍋爐是二次再熱技術(shù)發(fā)展中的關(guān)鍵設(shè)備，需要進(jìn)行深入的研發(fā)。

對(duì)于二次再熱鍋爐，再熱器的調(diào)溫方式是鍋爐設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一。目前，我國(guó)各鍋爐制造廠研發(fā)的超超臨界二次再熱鍋爐采用不同的再熱器調(diào)溫方案，各種調(diào)溫方式各具特點(diǎn)，對(duì)整個(gè)機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性也具有不同的影響。

1　二次再熱鍋爐再熱器的調(diào)溫方式

再熱汽溫的調(diào)節(jié)方法可分為煙氣側(cè)調(diào)節(jié)和蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)兩大類。蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)是指通過(guò)改變蒸汽的焓值來(lái)調(diào)節(jié)汽溫；煙氣側(cè)調(diào)節(jié)是指通過(guò)改變鍋爐內(nèi)輻射受熱面和對(duì)流受熱面的吸熱比例或通過(guò)改變流經(jīng)受熱面的煙氣量來(lái)調(diào)節(jié)汽溫。蒸汽側(cè)調(diào)溫裝置主要包括噴水減溫、蒸汽旁通、汽-汽熱交換器等。煙氣側(cè)的調(diào)溫裝置有煙氣擋板、改變火焰中心位置（如燃燒器擺動(dòng)）、煙氣再循環(huán)等。

目前，對(duì)于國(guó)內(nèi)主要鍋爐制造廠研發(fā)的二次再熱煤粉鍋爐，再熱器調(diào)溫?cái)M選用的方式主要包括：分隔煙道擋板調(diào)溫、改變火焰中心位置調(diào)溫及煙氣再循環(huán)調(diào)溫。

1.1分隔煙道擋板調(diào)溫

分隔煙道擋板調(diào)溫是通過(guò)改變煙氣流量的辦法來(lái)調(diào)節(jié)汽溫，見(jiàn)圖1。

圖1　煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫

尾部煙道分隔成兩個(gè)并聯(lián)的煙道，分別布置一次低溫再熱器及二次低溫再熱器。調(diào)節(jié)煙氣擋板，可以改變流經(jīng)兩個(gè)煙道的煙氣分配比例，從而調(diào)節(jié)二級(jí)再熱的汽溫。為防止擋板變形，應(yīng)將其置于煙溫不超過(guò)400℃的區(qū)域內(nèi)，并注意盡量減少煙氣量對(duì)擋板的磨損。平行煙道的隔墻要注意密封，最好采用膜式壁結(jié)構(gòu)。

采用煙道擋板調(diào)溫的主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，在調(diào)節(jié)二級(jí)再熱的汽溫時(shí)對(duì)爐膛的燃燒工況影響較小，且調(diào)節(jié)幅度較大；其缺點(diǎn)是汽溫調(diào)節(jié)的延遲時(shí)間太大，擋板的開(kāi)度與汽溫變化不成線性關(guān)系，大多數(shù)擋板只在0～40%開(kāi)度范圍內(nèi)比較有效，擋板開(kāi)得較大時(shí)易引起磨損，開(kāi)得較小時(shí)又易引起積灰。

1.2改變火焰中心位置調(diào)溫

改變火焰中心位置可以改變爐膛中沿高度方向上的最高放熱區(qū)，從而改變爐膛出口的煙溫，達(dá)到調(diào)節(jié)汽溫的目的。改變火焰中心位置常用的方法是擺動(dòng)式燃燒器，切換上下排燃燒器、改變各層燃燒器的負(fù)荷等。

擺動(dòng)式燃燒器大多用于四角布置、切向燃燒的爐膛，見(jiàn)圖2。燃燒器可以上下擺動(dòng)20°～30°，爐膛出口煙溫變化約110℃～140℃，理論上調(diào)溫幅度達(dá)40℃～60℃。

圖2　擺動(dòng)式燃燒器調(diào)節(jié)再熱汽溫

此種方法的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)靈敏，慣性小，不需要增加額外的受熱面和功率消耗。但對(duì)于低灰熔點(diǎn)燃料，為防止結(jié)渣，其調(diào)溫幅度受到限制。運(yùn)行中要加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，以免燃燒器擺動(dòng)不靈活，甚至不能擺動(dòng)。對(duì)于擺動(dòng)式燃燒器，燃燒器擺角長(zhǎng)期運(yùn)行在非0°位置，相鄰燃燒器受煙氣渦流影響，易造成沖刷磨損。

1.3煙氣再循環(huán)調(diào)溫

煙氣再循環(huán)是將一部分冷煙氣通過(guò)再循環(huán)風(fēng)機(jī)送入爐膛，改變輻射受熱面與對(duì)流受熱面的吸熱量比例，以調(diào)節(jié)汽溫。采用煙氣再循環(huán)后鍋爐的熱力特性與再循環(huán)煙氣量、煙氣抽出位置及送入爐膛的位置等因素有關(guān)，見(jiàn)圖3。

圖3　煙氣再循環(huán)調(diào)溫

當(dāng)再循環(huán)煙氣從爐膛下部送入時(shí)，隨著再循環(huán)煙氣量的增加，由于爐膛溫度降低，使輻射吸熱量減小，但爐膛出口煙溫變化不大。在對(duì)流受熱面中，由于煙氣量增加而使其吸熱量增大，而且沿?zé)煔饬鞒?，越往后其吸熱量增加越多。再熱器通常布置在煙溫較低的對(duì)流煙道中，用煙氣再循環(huán)調(diào)節(jié)汽溫是很有效的。當(dāng)鍋爐負(fù)荷降低時(shí)，增加煙氣再循環(huán)量，使再熱器吸熱量增加，保持再熱汽溫不變。一般每增加1%的再循環(huán)煙氣量，可使再熱汽溫升高約2℃。如再循環(huán)率為20%～25%，則可調(diào)溫40～50℃。

煙氣再循環(huán)的主要優(yōu)點(diǎn)是調(diào)溫幅度大，遲滯小，調(diào)節(jié)靈敏；主要缺點(diǎn)是要增加再循環(huán)風(fēng)機(jī)，使廠用電及維護(hù)費(fèi)用增加。還會(huì)使排煙熱損失有所增加，降低鍋爐熱效率。

2　再熱器調(diào)溫的方案組合及特點(diǎn)

目前，國(guó)內(nèi)各鍋爐制造廠根據(jù)自身二次再熱鍋爐的爐型及燃燒特點(diǎn)，研發(fā)了不同的再熱器調(diào)溫方案，主要包括： 煙氣再循環(huán)+雙煙道擋板調(diào)溫方案、燃燒器擺動(dòng)+雙煙道擋板調(diào)溫方案、尾部三煙道擋板調(diào)溫方案等。

2.1煙氣再循環(huán)+雙煙道擋板調(diào)溫方案

煙氣再循環(huán)+雙煙道擋板調(diào)溫方案可用于采用旋流燃燒器、前后墻燃燒方式的鍋爐，在鍋爐尾部的雙煙道內(nèi)分別設(shè)置一次低溫再熱器和二次低溫再熱器。煙氣再循環(huán)作為異步調(diào)溫手段調(diào)節(jié)過(guò)熱系統(tǒng)與再熱系統(tǒng)的吸熱比例，尾部煙道煙氣擋板作為異步調(diào)溫手段調(diào)節(jié)一次再熱系統(tǒng)與二次再熱系統(tǒng)的吸熱比例。

對(duì)于采用直流燃燒器、四角切圓燃燒方式的鍋爐，由于直流燃燒器具有燃燒器擺動(dòng)的功能，可以采用本方案作為主調(diào)節(jié)手段，燃燒器擺動(dòng)調(diào)節(jié)作為備用調(diào)節(jié)手段。

本方案中，BMCR工況下仍然需要投入一定的煙氣再循環(huán)量，保證再熱系統(tǒng)超溫時(shí)具有下調(diào)的手段。因此，本方案的煙氣再循環(huán)量較大，一般在BMCR下再循環(huán)煙氣量的比例為10%～15%。

根據(jù)再循環(huán)煙氣的抽取位置不同，目前鍋爐制造廠采用以下方案見(jiàn)圖4。

（1）方案一，再循環(huán)煙氣取自省煤器出口。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是：抽取的煙氣溫度高，對(duì)于燃燒系統(tǒng)的影響較?。辉傺h(huán)煙氣量不會(huì)流經(jīng)預(yù)熱器、脫硝裝置、除塵器，因流通煙氣流量減少，可降低這些設(shè)備的選型和運(yùn)行成本。

該方案的缺點(diǎn)是：再循環(huán)風(fēng)機(jī)的工作環(huán)境較差，需要選用耐高溫、耐磨損的風(fēng)機(jī)，成本較高；風(fēng)機(jī)磨損不可避免，需定期進(jìn)行維護(hù)，維護(hù)費(fèi)用較高。

（2）方案二，再循環(huán)煙氣取自引風(fēng)機(jī)出口。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是：抽取的煙氣經(jīng)過(guò)除塵，灰含量較少，對(duì)于再循環(huán)風(fēng)機(jī)和再循環(huán)管道的磨損較小，可靠性高；抽煙點(diǎn)壓頭較高（+5000 MPa左右），理論上不需要設(shè)置再循環(huán)風(fēng)機(jī)。

該方案的缺點(diǎn)是：通過(guò)引風(fēng)機(jī)的煙氣量增加，使脫硝裝置、除塵器及引風(fēng)機(jī)等設(shè)備的初投資增加，并且使電耗大大增加，帶來(lái)運(yùn)行成本的增加；鍋爐排煙溫度極大升高，達(dá)到140～160℃，鍋爐效率下降到約93%左右。

圖4　再循環(huán)煙氣引出方案

2.2燃燒器擺動(dòng)+雙煙道擋板調(diào)溫方案

燃燒器擺動(dòng)+雙煙道擋板調(diào)溫方案僅用于采用直流燃燒器、四角切圓燃燒方式的鍋爐，在鍋爐尾部的雙煙道內(nèi)分別設(shè)置一次低溫再熱器和二次低溫再熱器。燃燒器擺動(dòng)作為同步調(diào)溫手段調(diào)節(jié)過(guò)熱系統(tǒng)與再熱系統(tǒng)的吸熱比例，尾部煙道煙氣擋板作為異步調(diào)溫手段調(diào)節(jié)一次再熱系統(tǒng)與二次再熱系統(tǒng)的吸熱比例。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是：調(diào)節(jié)靈敏，慣性小，響應(yīng)時(shí)間比較快，不需要增加額外的受熱面和功率消耗。

該方案的缺點(diǎn)是：調(diào)節(jié)范圍小。擺動(dòng)燃燒器作為對(duì)再熱蒸汽的調(diào)節(jié)手段，在布置有墻式輻射再熱器的機(jī)組中得到大量的應(yīng)用，并且取得良好的調(diào)節(jié)特性，而直流鍋爐不布置墻式輻射再熱器，再熱器均采用對(duì)流受熱面，因此擺動(dòng)燃燒器在直流鍋爐中調(diào)節(jié)特性受到影響。對(duì)于塔式鍋爐，爐膛斷面較大，百萬(wàn)機(jī)組均在400 m2以上，燃盡高度在25～28 m，燃燒器擺動(dòng)對(duì)爐膛出口溫度的影響只在10℃左右。

根據(jù)以上情況，部分鍋爐廠將高溫再熱器的部分冷段受熱面提到低溫過(guò)熱器屏之后，大幅提高了再熱器的輻射特性，提高了燃燒器擺動(dòng)對(duì)于再熱溫度的影響。相應(yīng)結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖5。

圖5　部分高溫再熱器前置方案

盡管采用了部分高溫再熱器前置方案，但燃燒器擺動(dòng)調(diào)溫的范圍仍然相對(duì)較小。因此可以在燃燒器擺動(dòng)+雙煙道擋板調(diào)溫作為主調(diào)溫手段的基礎(chǔ)上，增加煙氣再循環(huán)調(diào)溫作為備用調(diào)溫手段，在機(jī)組中低負(fù)荷再熱汽溫偏低時(shí)，啟動(dòng)煙氣再循環(huán)以提高再熱汽溫。本方案中，高負(fù)荷下煙氣再循環(huán)量較小，BMCR下再循環(huán)煙氣量的比例為3%～5%。

再循環(huán)煙氣的抽取位置也有兩種方案：再循環(huán)煙氣取自省煤器出口、再循環(huán)煙氣取自引風(fēng)機(jī)出口。

2.3尾部三煙道擋板調(diào)溫方案

尾部三煙道擋板調(diào)溫方案多用于π型鍋爐，在鍋爐尾部的三煙道內(nèi)分別設(shè)置一次低溫再熱器、二次低溫再熱器和低溫過(guò)熱器，通過(guò)擋板來(lái)分別調(diào)節(jié)過(guò)熱蒸汽、一次再熱蒸汽及二次再熱蒸汽的汽溫。受熱面布置示意圖見(jiàn)圖6。

圖6　三煙道擋板調(diào)溫方案

尾部三煙道擋板調(diào)溫方案具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)爐膛燃燒工況影響小、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)是：汽溫調(diào)節(jié)的延遲時(shí)間太大，擋板的開(kāi)度與汽溫變化不成線性關(guān)系，大多數(shù)擋板只在0～40%開(kāi)度范圍內(nèi)比較有效。此外，三擋板調(diào)節(jié)時(shí)容易造成過(guò)熱、一次再熱及二次再熱調(diào)節(jié)的相互影響，調(diào)節(jié)較為復(fù)雜。

3　再熱器調(diào)溫方式對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響

采用以上的再熱器調(diào)溫方案后，對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響是不同的，主要表現(xiàn)在與給水溫度的關(guān)系、對(duì)鍋爐效率的影響、煙氣余熱利用、汽輪機(jī)熱耗的影響及廠用電率的影響等方面。

3.1再熱器調(diào)溫方式與鍋爐給水溫度

提高鍋爐省煤器入口的給水溫度可以提高工質(zhì)的平均吸熱溫度，有效提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，降低機(jī)組發(fā)電煤耗。在回?zé)峒?jí)數(shù)確定的情況下，提高給水溫度會(huì)加大回?zé)嵯到y(tǒng)傳熱溫差，導(dǎo)致傳熱不可逆損失增加，存在最佳給水溫度，使得回?zé)嵫h(huán)效率為最優(yōu)，實(shí)際給水溫度選取時(shí)總是低于計(jì)算的最佳給水溫度。隨著初參數(shù)和機(jī)組容量逐步提高，回?zé)峒?jí)數(shù)隨之增加，因而給水溫度也相應(yīng)提高。常規(guī)超臨界鍋爐省煤器入口的給水溫度約280℃，提高參數(shù)的超超臨界鍋爐省煤器入口的給水溫度約300℃。目前，二次再熱超超臨界鍋爐的給水溫度為315℃～330℃。

對(duì)于鍋爐而言，較高的給水溫度主要受水冷壁入口的欠焓、水冷壁材料及鍋爐效率的影響。對(duì)于二次再熱的π型鍋爐，給水溫度可以取330℃；對(duì)于塔式鍋爐，由于其水冷壁行程較長(zhǎng)、水冷壁吸熱較多，為選用能避免焊后熱處理的12Cr1MoVG材料，需控制水冷壁出口汽溫低于480℃，受此影響，給水溫度只能取315℃；當(dāng)塔式鍋爐采用煙氣再循環(huán)作為主調(diào)溫手段后，能夠減少爐膛的輻射吸熱量，從而降低水冷壁出口的汽溫，因此在水冷壁材料選擇不變的情況下，可以提高鍋爐的給水溫度至330℃。

根據(jù)汽輪機(jī)廠配合的資料，在邊界條件不變的情況下，給水溫度從315℃提高到330℃后，可降低汽機(jī)熱耗19 kJ/kWh。

3.2再熱器調(diào)溫方式與鍋爐效率

不同的再熱器調(diào)溫方式對(duì)鍋爐效率的影響是不同的。

對(duì)于采用尾部三煙道擋板或燃燒器擺動(dòng)作為主調(diào)溫手段的鍋爐，再熱器調(diào)溫方式不會(huì)降低鍋爐的效率。

對(duì)于采用煙氣再循環(huán)作為主調(diào)溫手段的鍋爐，當(dāng)再循環(huán)煙氣取自引風(fēng)機(jī)出口時(shí)，鍋爐排煙溫度極大升高，達(dá)到140～160℃，鍋爐效率下降約2%左右。

對(duì)于采用煙氣再循環(huán)作為主調(diào)溫手段的鍋爐，當(dāng)再循環(huán)煙氣取自省煤器出口時(shí)，再熱器調(diào)溫方式不會(huì)降低鍋爐的效率。

為彌補(bǔ)引風(fēng)機(jī)出口冷煙氣再循環(huán)造成的鍋爐效率損失，采用該方案時(shí)往往設(shè)置空預(yù)器旁路煙氣系統(tǒng)，降低空預(yù)器的排煙溫度，從而彌補(bǔ)鍋爐效率的損失。結(jié)合煙氣余熱利用技術(shù)，可設(shè)置一套深度煙氣余熱利用系統(tǒng)來(lái)降低鍋爐排煙溫度，提高機(jī)組的發(fā)電煤耗。深度煙氣余熱利用系統(tǒng)見(jiàn)圖7。

圖7　深度煙氣余熱利用方案

省煤器出口的煙氣一部分進(jìn)入空預(yù)器，另一部分旁路空預(yù)器。旁路部分煙氣（一般20%～30%）不經(jīng)過(guò)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，不參與煙氣與空氣的熱交換。這部分煙氣先后與給水（給水換熱器）和凝結(jié)水（凝結(jié)水換熱器）進(jìn)行熱交換，加熱給水和凝結(jié)水。凝結(jié)水換熱器出口的煙氣，與空預(yù)器出口煙氣匯合后進(jìn)入除塵器前的煙氣冷卻器。煙氣冷卻器以水作為熱媒，被煙氣加熱的水對(duì)冷二次風(fēng)進(jìn)行加熱。通過(guò)煙氣冷卻器后煙氣的溫度降低到90℃，冷二次風(fēng)被加熱后進(jìn)入回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器再次加熱，最終送入爐膛。

深度煙氣余熱利用與煙氣再循環(huán)調(diào)溫方案的結(jié)合使用，將鍋爐本身無(wú)法利用的煙氣熱量通過(guò)汽輪機(jī)的熱力系統(tǒng)加以利用，以熱力系統(tǒng)的收益來(lái)彌補(bǔ)鍋爐效率的下降。以某1000MW機(jī)組的方案配合為例，考慮煙氣熱量的收益歸鍋爐或汽機(jī)，具有兩種算法，見(jiàn)表1。

表1　煙氣再循環(huán)+深度煙氣余熱方案熱經(jīng)濟(jì)性計(jì)算

3.3再熱器調(diào)溫方式與運(yùn)行電耗

不同的再熱器調(diào)溫方式對(duì)二次再熱機(jī)組運(yùn)行電耗的影響是不同的，見(jiàn)表2。

表2　不同的再熱器調(diào)溫方式對(duì)二次再熱機(jī)組運(yùn)行電耗的影響對(duì)比

3.4不同再熱器調(diào)溫方式的機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性

根據(jù)國(guó)內(nèi)二次再熱鍋爐不同的再熱器調(diào)溫方案，對(duì)機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行計(jì)算及比較。以某1000MW二次再熱機(jī)組方案配合階段為例，采用的調(diào)溫方案及相關(guān)邊界條件如下：

方案一：π型鍋爐；尾部三煙道擋板調(diào)溫作為主調(diào)溫手段；為提高機(jī)組了經(jīng)濟(jì)性，鍋爐給水溫度330℃；采用深度余熱技術(shù)將鍋爐排煙溫度降到90℃。

方案二：塔式鍋爐；燃燒器擺動(dòng)+雙煙道擋板調(diào)溫作為主調(diào)溫手段；受水冷壁影響，鍋爐給水溫度315℃；采用深度余熱技術(shù)將鍋爐排煙溫度降到90℃。

方案三：塔式鍋爐；燃燒器擺動(dòng)+雙煙道擋板調(diào)溫作為主調(diào)溫手段；增加煙氣再循環(huán)作為輔助調(diào)溫手段，滿負(fù)荷下煙氣再循環(huán)不參與汽溫調(diào)節(jié)，僅運(yùn)行最小流量防止高溫?zé)煔夥创?5%負(fù)荷下煙氣再循環(huán)參與調(diào)溫；再循環(huán)煙氣取自省煤器出口；受水冷壁影響，鍋爐給水溫度315℃；采用深度余熱技術(shù)將鍋爐排煙溫度降到90℃。

方案四：塔式鍋爐；燃燒器擺動(dòng)+雙煙道擋板調(diào)溫作為主調(diào)溫手段；增加煙氣再循環(huán)作為輔助調(diào)溫手段，滿負(fù)荷下煙氣再循環(huán)不投運(yùn)參與汽溫調(diào)節(jié)，僅運(yùn)行最小流量防止高溫?zé)煔夥创?5%負(fù)荷以下煙氣再循環(huán)參與調(diào)溫；再循環(huán)煙氣取自引風(fēng)機(jī)出口；受水冷壁影響，鍋爐給水溫度315℃；為避免采用再循環(huán)煙氣取自引風(fēng)機(jī)出口造成的鍋爐排煙溫度高、鍋爐效率下降問(wèn)題，配套采用深度余熱技術(shù)將鍋爐排煙溫度降到90℃。

方案五：塔式或π型鍋爐；煙氣再循環(huán)+雙煙道擋板調(diào)溫作為主調(diào)溫手段，再循環(huán)煙氣量大（BMCR下再循環(huán)煙氣量的比例為10%～15%）；再循環(huán)煙氣取自省煤器出口；為提高機(jī)組了經(jīng)濟(jì)性，鍋爐給水溫度330℃；采用深度余熱技術(shù)將鍋爐排煙溫度降到90℃。

方案六：塔式或π型鍋爐；煙氣再循環(huán)+雙煙道擋板調(diào)溫作為主調(diào)溫手段，再循環(huán)煙氣量大（BMCR下再循環(huán)煙氣量的比例為10%～15%）；再循環(huán)煙氣取自引風(fēng)機(jī)出口；為提高機(jī)組了經(jīng)濟(jì)性，鍋爐給水溫度330℃；為避免采用再循環(huán)煙氣取自引風(fēng)機(jī)出口造成的鍋爐排煙溫度高、鍋爐效率下降問(wèn)題，配套采用深度余熱技術(shù)將鍋爐排煙溫度降到90℃。

其他邊界條件包括：①主機(jī)參數(shù)為31 MPa/600℃/620℃/620℃。②不采用煙氣深度余熱下，給水溫度315℃時(shí)，TMCR工況汽輪機(jī)熱耗為7086 kJ/kWh。③機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)計(jì)算時(shí)按煙氣余熱利用收益歸汽機(jī)計(jì)算。

TMCR工況下，機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性比較見(jiàn)表3。

表3　不同再熱器調(diào)溫方式下二次再熱機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的比較

續(xù)表3

4　結(jié)論

國(guó)內(nèi)主要鍋爐廠制造的超超臨界二次再熱煤粉鍋爐采用了不同的再熱器調(diào)溫方案，對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響是不同的。通過(guò)方案研究及比較，可以得出如下結(jié)論：

（1）尾部三煙道擋板調(diào)溫及燃燒器擺動(dòng)+雙煙道擋板調(diào)溫方案不影響機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。但尾部三煙道擋板調(diào)溫存在過(guò)熱、一次再熱及二次再熱調(diào)節(jié)的相互影響，調(diào)節(jié)較為復(fù)雜的缺點(diǎn)；燃燒器擺動(dòng)+雙煙道擋板調(diào)溫存在再熱器汽溫調(diào)節(jié)范圍小的缺點(diǎn)，機(jī)組低負(fù)荷下容易造成再熱汽溫難以達(dá)到額定值。

（2）煙氣再循環(huán)作為主調(diào)溫手段時(shí)，由于再循環(huán)煙氣量大，將增加機(jī)組的廠用電率。當(dāng)再循環(huán)煙氣從省煤器出口引出時(shí)，由于煙氣的高含塵特性，再循環(huán)風(fēng)機(jī)的磨損嚴(yán)重，降低機(jī)組運(yùn)行的可靠性；當(dāng)再循環(huán)煙氣從引風(fēng)機(jī)出口引出時(shí)，鍋爐排煙溫度升高、鍋爐效率下降，增加了機(jī)組的發(fā)電煤耗，結(jié)合廠用電率同步增加的影響，機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性較差。

（3）采用燃燒器擺動(dòng)+雙煙道擋板調(diào)節(jié)作為主調(diào)節(jié)手段的塔式鍋爐，受水冷壁設(shè)計(jì)及材料的影響，鍋爐給水溫度僅能提高到315℃，影響了機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。

（4）對(duì)于采用燃燒器擺動(dòng)+雙煙道擋板調(diào)節(jié)作為主調(diào)節(jié)手段的鍋爐，可以設(shè)置較小流量的煙氣再循環(huán)作為輔助調(diào)節(jié)手段，煙氣再循環(huán)從省煤器出口引出。機(jī)組在中高負(fù)荷工況下，通過(guò)燃燒器擺動(dòng)調(diào)節(jié)再熱汽溫，煙氣再循環(huán)不參與汽溫調(diào)節(jié)，僅運(yùn)行最小流量防止高溫?zé)煔夥创?；機(jī)組在低負(fù)荷工況下，在燃燒器擺動(dòng)調(diào)節(jié)能力不足的情況下，同時(shí)運(yùn)行煙氣再循環(huán)，增加再熱汽溫的調(diào)節(jié)范圍。

［1］ 徐齊勝.鍋爐設(shè)備及系統(tǒng)［M］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2015.

［2］ 張曉梅.燃煤鍋爐機(jī)組［M］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2014.

［3］ 蔣德勇.淺談1000MW超超臨界二次再熱鍋爐技術(shù)［J］.價(jià)值工程，2015，（1）.

The Double Reheat Unit Thermal Economy Research in Different Boiler Reheater Temperature Control Methods

YAO Xiang-yu1，JIANG De-yong2，ZHU Jia-qi1，LI Lin1，CHENG Reng-jie1
（1. East China Electric Power Design Institute Co.， Ltd.，Shanghai200063，China
2.Taizhou Power Generation Co.，Ltd. of State Grid.， Taizhou225327，China）

In China， different reheater temperature control methods are used in double reheat boiler. The characteristic is studied in these methods. And the unit thermal economies in different reheater temperature control methods are studied in the passage.

reheater temperature control； thermal economy； boiler； double reheat.

TM621

A

1671-9913（2016）03-0008-08

2016-02-17

姚向昱（1978- ），男，上海人，工程碩士，高級(jí)工程師，目前從事火力發(fā)電廠鍋爐專業(yè)的設(shè)計(jì)。