低低溫省煤器聯(lián)合暖風器系統(tǒng)在300 MW機組的應用

齊林虎，黃新元，劉紅英

（1.山東泓奧電力科技有限公司，濟南 250101；2.山東大學能源與動力工程學院，濟南 250100）

低低溫省煤器聯(lián)合暖風器系統(tǒng)在300 MW機組的應用

齊林虎1，黃新元2，劉紅英1

（1.山東泓奧電力科技有限公司，濟南 250101；2.山東大學能源與動力工程學院，濟南 250100）

某電廠300 MW機組設計的低低溫省煤器聯(lián)合暖風器系統(tǒng)，將鍋爐煙氣余熱回收用于加熱汽輪機凝結(jié)水和鍋爐側(cè)冷風，實現(xiàn)機爐聯(lián)合余熱利用。系統(tǒng)投運后，可同時提高鍋爐熱效率和機組循環(huán)熱效率，綜合發(fā)電煤耗降低3.02 g/（kW·h）；同時，系統(tǒng)還可減輕空氣預熱器冷端低溫腐蝕和堵灰，控制空氣預熱器煙氣側(cè)壓降，提高電除塵器效率。最后，針對系統(tǒng)運行存在的問題提出了應對措施。

低低溫省煤器；暖風器；空氣預熱器；熱效率；發(fā)電煤耗

0 引言

某電廠300 MW燃煤發(fā)電機組配套鍋爐為上海鍋爐廠有限公司制造的SG－1025/17.49－M879型亞臨界壓力控制循環(huán)汽包爐，采用四角切圓燃燒方式，汽輪機為上海汽輪機有限公司制造的C330－16.67/0.98/538/538亞臨界抽凝式供熱汽輪機。為提高機組循環(huán)熱效率，徹底解決機組排煙溫度過高問題，減輕空氣預熱器冷端低溫腐蝕和積灰問題，實現(xiàn)低低溫除塵，提高電除塵器的除塵效率，該電廠委托山東泓奧電力科技有限公司對＃7機組進行低低溫省煤器聯(lián)合暖風器改造。低低溫省煤器聯(lián)合暖風器風水聯(lián)合加熱系統(tǒng)在國內(nèi)首次應用于300 MW機組改造，對同類機組具有示范和借鑒意義。

1 系統(tǒng)原理

增設低低溫省煤器聯(lián)合暖風器系統(tǒng)，將鍋爐煙氣余熱用于加熱汽輪機凝結(jié)水和鍋爐側(cè)冷風，實現(xiàn)機爐余熱聯(lián)合利用［1］。在電除塵器入口煙道增設低低溫省煤器本體設備，將排煙溫度降至90℃，實現(xiàn)低低溫除塵，在送風機和一次風機出口風道增設暖風器，將進入空氣預熱器（以下簡稱空預器）的冷風溫度提升至70℃，排煙溫度升高至165℃，將空氣預熱器最低冷端壁溫提升至115℃以上，使空預器運行環(huán)境大大改善。低低溫省煤器和暖風器采用煙（空）水換熱，低壓加熱器（以下簡稱低加）取水和暖風器回水混合后進入低低溫省煤器本體吸熱后溫度升至135℃以上，回水一部分回到＃5低加出口（入口），一部分進入暖風器放熱之后返回低低溫省煤器入口，熱力系統(tǒng)圖如圖1所示。該系統(tǒng)的最大亮點在于改善了空預器運行環(huán)境，空預器壓降得到有效控制，同時提高了煙氣余熱利用的能級，整體熱經(jīng)濟性較純低低溫省煤器系統(tǒng)高。

圖1 低低溫省煤器聯(lián)合暖風器熱力系統(tǒng)

2 設計參數(shù)和運行數(shù)據(jù)

低低溫省煤器聯(lián)合暖風器系統(tǒng)的設計參數(shù)和實際運行參數(shù)見表1。

3 系統(tǒng)熱經(jīng)濟性分析

該系統(tǒng)熱經(jīng)濟性由兩部分組成：一是鍋爐利用排煙余熱提升空預器出口熱風溫度，提高鍋爐效率，該工程提升空預器入口冷風溫度至70℃以上，出口熱風溫度提高8℃，鍋爐熱效率提高0.3%；二是高溫煙氣余熱加熱汽輪機凝結(jié)水，使排擠功增加，這部分效益采用等效熱降法［2］進行分析。該工程空預器出口煙溫升高至165℃，使加熱后的凝結(jié)水可以返回抽汽效率（能級）更高的低加，因而與常規(guī)低低溫省煤器相比，等量的余熱回收功率可獲得更大的排擠功。測試表明，系統(tǒng)投運后，汽輪機熱耗率［3］下降44.7 kJ/（kW·h），綜合發(fā)電煤耗減少3.02 g/（kW·h）。

表1 系統(tǒng)設計參數(shù)和實際運行參數(shù)

此外，進入除塵器的煙溫降至90℃，煙氣粉塵比電阻下降，電除塵效率得到提高；煙氣溫度降至酸露點以下，煙氣中80%以上的硫酸蒸汽經(jīng)除塵器凝聚、結(jié)團捕集，除塵器出口設備低溫腐蝕減輕；排煙溫度降低后，通過引風機的煙氣體積流量減少10%，空預器煙氣側(cè)壓降下降600 Pa，引風機節(jié)電效益明顯。系統(tǒng)啟停試驗表明，在扣除由于凝結(jié)水循環(huán)泵、省煤器、暖風器本體的阻力而增加的功耗后，系統(tǒng)運行可降低輔機能耗30 kW，廠用電率下降0.076%。

該方案與常規(guī)低低溫省煤器的熱經(jīng)濟性主要對比數(shù)據(jù)見表2。

表2 系統(tǒng)額定工況熱經(jīng)濟性分析

4 系統(tǒng)運行存在的問題及應對措施

4.1 暖風器系統(tǒng)凍漏

系統(tǒng)冬季低負荷運行時，由于空預器出口煙溫較低，受電除塵器入口煙溫的限制，系統(tǒng)總循環(huán)水量較小，低低溫省煤器吸熱量少，此時暖風器吸熱量仍比較大，暖風器回水溫度低、流量小，當回水溫度低于20℃時，會出現(xiàn)暖風器本體結(jié)冰現(xiàn)象，直至整體凍結(jié)，嚴重時換熱管凍裂，暖風器系統(tǒng)無法投運；凍結(jié)逐漸消失時，換熱管凍裂處泄漏，威脅送風機的安全運行。

設計上建議保留原蒸汽暖風器，可改造成旋轉(zhuǎn)式暖風器，也可以在低低溫省煤器供水管道上設計蒸汽加熱器，在極端寒冷的天氣投運；為防止送風機葉片磨損，不建議采用熱風再循環(huán)；當在極端寒冷天氣（低于－12℃）下低負荷運行時，進入手動運行模式，提高再循環(huán)水量，同時解列部分暖風器受熱面，維持較高的暖風器回水溫度，防止暖風器出現(xiàn)低溫、低流量情況。暖風器疏水管徑建議在DN50 mm以上，寒冷天氣下機組停運暖風器時應及時將疏水排放干凈。

4.2 低低溫省煤器本體區(qū)域積灰

為提高低低溫省煤器運行的可靠性，每個煙道受熱面沿煙氣流動方向分成3層模塊，沿煙氣高度方向分為6層模塊，每組模塊進出口設置手動門，可單獨投運和解列；沿煙氣流動方向的模塊之間設計有檢修空間并加裝吹灰器。運行一段時間后，發(fā)現(xiàn)2層模塊之間煙道存在厚1.5 m以上的積灰，影響低低溫省煤器本體的傳熱效果。需要在模塊前、模塊間、模塊后煙道底部加裝灰斗，灰斗連接倉泵輸灰至除塵器入口封頭。

4.3 暖風器出口風溫對空預器冷端密封的影響

電廠大修期間，按照暖風器系統(tǒng)投運后的參數(shù)對空預器密封間隙重新調(diào)整。系統(tǒng)調(diào)試運行時發(fā)現(xiàn)，當暖風器出口風溫超過80℃時，空預器主驅(qū)動電機電流超限報警，實際運行時應控制進入空預器的二次風溫度為70℃左右。

4.4 低低溫省煤器投運后除塵器運行措施［4］

低低溫省煤器聯(lián)合暖風器系統(tǒng)投運后，進入除塵器的煙氣溫度從128℃降至90℃，煙氣體積流量減少10%，煙氣在除塵器極板間停留時間變長，飛灰比電阻下降，電除塵器除塵效率升高。應相應調(diào)整各電場振打周期，同時由于除塵效率提高，一電場灰斗落灰量增大，應投運灰斗加熱系統(tǒng)，以防止飛灰黏附在灰斗內(nèi)壁上，造成除灰不暢，影響除塵效率。

4.5 系統(tǒng)投運后脫硫運行措施

系統(tǒng)運行后，進入脫硫塔的煙溫下降40℃，脫硫工藝水消耗量減少，為保持脫硫塔正常液位，除霧器沖洗間隔應延長，運行中觀察除霧器壓差變化，及時對除霧器進行清洗，同時加大脫硫廢水的排放及再利用。

5 結(jié)論

增設低低溫省煤器聯(lián)合暖風器系統(tǒng)，可以實現(xiàn)鍋爐側(cè)和汽輪機側(cè)余熱的綜合利用［5］，在成功解決空預器的硫酸氫氨型堵灰問題的同時，提高了鍋爐效率和汽輪機循環(huán)熱效率；系統(tǒng)采用煙氣余熱并聯(lián)加熱空預器入口冷風和凝結(jié)水的方案，可將加熱凝結(jié)水的能級提高，綜合發(fā)電煤耗下降3.02 g/（kW·h），年節(jié)約標準煤5 000 t，適用于燃煤脫硝機組的煙氣余熱深度利用。

［1］陸萬鵬.基于電站鍋爐排煙余熱的機爐煙氣回熱循環(huán)理論與應用研究［D］.濟南：山東大學，2012：74－92.

［2］林萬超.火電廠熱系統(tǒng)節(jié)能理論［M］.西安：西安交通大學出版社，1994：224－238.

［3］謝磊.電站鍋爐低壓省煤器系統(tǒng)熱經(jīng)濟性分析的數(shù)學模型［D］.濟南：山東大學，2007：15－25.

［4］齊林虎，黃新元，郭峰.低低溫省煤器在30 MW機組上的應用［J］.華電技術(shù)，2015，37（3）：49－51.

［5］常家星，段君寨，黃新元.鍋爐深度利用煙氣余熱變能級系統(tǒng)的原理與設計［J］.華電技術(shù)，2014，36（12）：66－69.

（本文責編：劉芳）

TK 221

B

1674－1951（2016）10－0022－03

齊林虎（1979—），男，山東榮成人，工程師，從事電廠鍋爐及熱力系統(tǒng)節(jié)能的設計、管理工作（E-mail：qilh＠haoenergy.com）。

2016－09－06；

2016－09－16