660MW超超臨界機(jī)組直流鍋爐煙氣高效利用設(shè)計(jì)優(yōu)化

摘 要：本文主要對660MW超超臨界機(jī)組直流鍋爐的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。包括煙氣高效利用方案的選型、燃煤的煤質(zhì)、前置換熱器工作流程及布置方式、除塵器入口溫度等進(jìn)行了詳細(xì)的說明和分析，以便更好的提升600MW超超臨界機(jī)組直流鍋爐煙氣的高效利用率。

關(guān)鍵詞：660MW；超超臨界機(jī)組；直流鍋爐；煙氣；設(shè)計(jì)優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TM621.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）29-0303-01

在鍋爐熱損失中燃煤鍋爐的排煙占其整體損失的大部分，占燃料熱量的4～8%，所以，要想提升鍋爐的熱效率就必須要降低排煙損失。對電力企業(yè)而言，采用大容量、高參數(shù)燃煤機(jī)組，在對發(fā)電煤耗進(jìn)行降低的同時(shí)也要最大化的對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以此來達(dá)到超低排放的效果。以下主要以某發(fā)電廠為實(shí)例，對660MW的超超臨界機(jī)組的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。

1 實(shí)際情況概述

某發(fā)電廠為煤電一體化大型坑口電廠，此電廠660MW的超臨界空冷機(jī)組是1000kV特高壓交流輸電工程的配套電源點(diǎn)項(xiàng)目，在機(jī)組建設(shè)中同時(shí)建有石灰石濕法脫硫以及SCR脫銷設(shè)施，除塵系統(tǒng)采用雙室五電場高效靜電除塵器。鍋爐主要是單爐膛，四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全懸吊結(jié)構(gòu)、一次中間再熱、緊身封閉布置、Ⅱ型變壓運(yùn)行直流爐，汽輪機(jī)為一次中間再熱、單軸、雙背壓、三缸兩排汽、空冷凝汽式汽輪機(jī)，發(fā)電機(jī)主要是以靜態(tài)勵(lì)磁為主，水一氫冷卻汽輪發(fā)電機(jī)。

2 設(shè)計(jì)條件分析

2.1 煤原以及煤質(zhì)地分析

鍋爐在設(shè)計(jì)中的煤種所采用的是褐煤，鍋爐燃煤屬于高揮發(fā)分、高水分、低灰分、低硫分的低熱值煤。

2.2 除塵器入口煙氣溫度的設(shè)計(jì)

對鍋爐燃煤煙氣的酸露點(diǎn)的上下限制進(jìn)行計(jì)算時(shí)，要依照VerhoffBanchero和HaaseBorgmann估算公式來確定，設(shè)計(jì)煤種的煙氣酸露點(diǎn)為106.5℃，而對該煤種的煙氣酸露點(diǎn)進(jìn)行校核時(shí)其溫度應(yīng)為102℃。當(dāng)煙氣溫度降低時(shí)，結(jié)露的SO3液滴在高含塵的環(huán)境中會(huì)被粉塵吸附包裹，同時(shí)會(huì)與粉塵中的堿性物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)，從而避免對換熱器、除塵器及下游設(shè)備產(chǎn)生腐蝕。在灰硫比超出100的情況下，煙氣中S03的質(zhì)量濃度低于2.86mg/m3，此時(shí)其下游設(shè)備和煙道會(huì)發(fā)生的低溫腐蝕性很小?；谏鲜隼碚?，所以在對此發(fā)電廠660MW機(jī)組鍋爐煙氣的裝置出口以及其除塵器入口煙氣的溫度設(shè)計(jì)應(yīng)在110℃。

3 對前置換熱器設(shè)計(jì)方案的分析

3.1 工作流程及其布置方法的設(shè)計(jì)

將前置換熱器布置在空氣預(yù)熱器的入口煙道上方及脫硝裝置煙道出口下方的區(qū)域。換熱工質(zhì)取自3號(hào)高壓加熱器人口，在由煙氣換熱后轉(zhuǎn)回到2號(hào)高壓加熱器的出口位置。

這種布置方法就等同于將省煤器進(jìn)行分組布置，以此將原省煤器的出口煙氣溫度進(jìn)行提升，通常會(huì)提高10℃左右，保證脫硝裝置在全負(fù)荷下運(yùn)行。

3.2 設(shè)計(jì)說明

邊界條件設(shè)計(jì)：

一方面，汽輪機(jī)的主要參數(shù)由：主蒸汽流量、主蒸汽出口汽溫、再熱器流量、再熱器出口汽溫構(gòu)成，數(shù)值分別為2145t/h、605℃、1765t/h、603℃。另一方面，的參數(shù)由進(jìn)口給水溫度，出口給水溫度，進(jìn)口煙氣溫度，出口煙氣溫度構(gòu)成，數(shù)值分別為：190.7℃、300.8℃、403℃、363℃。而空氣預(yù)熱器的參數(shù)是：人口煙氣溫度363℃，出口煙氣溫度冬季135.7℃、夏季143.9℃，入口一次風(fēng)溫度冬季為30℃，夏季為42℃，出口一次風(fēng)溫度，冬季在350.6℃，夏季為351.1℃，入口的二次風(fēng)溫度與一次風(fēng)相同，但其二次風(fēng)的出口溫度冬季在334.4℃，夏季為335.5℃，煙氣側(cè)阻力入口和出口值為1108和1115Pa。對前置換熱器的性能設(shè)計(jì)，其性能指標(biāo)：進(jìn)口煙氣溫度為403℃，出口煙氣溫度為363℃，進(jìn)口給水溫度為190.7℃，出口給水溫度為300.8℃，給水流量為142t/h，BMCR工況煙氣側(cè)提供熱量為19.23MW，煙速為9.2（m*s-1），煙氣阻力為40.4Pa，水側(cè)阻力為439Pa。

3.3 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和完善

首先對脫硝裝置進(jìn)行調(diào)整，在原有脫硝裝置設(shè)計(jì)中，催化劑模塊的布置形式職能是9×11，脫硝裝置人口煙道呈喇叭形，出口相對較窄，入口相對較寬，會(huì)對煙氣的流場均勻性產(chǎn)生較大影響，使劉板的布置難度增加。一旦煙氣的流速不夠均勻，就會(huì)造成催化劑磨損或堵塞。

在調(diào)整鋼結(jié)構(gòu)之后，R排柱向爐前移動(dòng)1980mm，催化劑模塊的布置可以改為11×9，會(huì)提升反應(yīng)器深度與寬度的合理性，使其流場均勻性更好，且導(dǎo)流板布置簡單。在對數(shù)值進(jìn)行模擬計(jì)算后可知，在對其調(diào)整后煙氣的流速與偏差相比之前要小很多，調(diào)整前后2種結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)為：催化劑層數(shù)仍保持3+1層，水平入口煙道尺寸未發(fā)生變化為4450×10380mm，入口煙道擴(kuò)口尺寸由21380mm調(diào)整為17480mm，豎直上升煙道尺寸由3000×21380mm調(diào)整為3000×17480mm，催化劑模塊布置由9×11塊調(diào)整為11×9塊，反應(yīng)器截面尺寸由8940×21380mm調(diào)整為10920×17480mm，出口煙道縮口尺寸調(diào)整前后未改變?yōu)?3416mm，水平出口煙道尺寸為4000×13416mm，未發(fā)生變化。

4 總 結(jié)

通過以上對660MW超超臨界機(jī)組直流鍋爐的設(shè)計(jì)優(yōu)化分析，能夠充分將電廠的發(fā)電煤耗最大程度的降低，其數(shù)值在2.17g/kWh，能夠使電廠的總效率提升0.37%，使汽輪機(jī)的熱耗率降低59kJ/kWh。而且在THA工況下脫硫入口煙氣溫度也得到了降低，有原先的136.6℃降低到了90℃，每臺(tái)鍋爐脫硫系統(tǒng)耗水量從125t/h降至75t/h。水費(fèi)按5.8元/t計(jì)算，則脫硫系統(tǒng)能夠有效的節(jié)約水費(fèi)159.5萬元/a，總的計(jì)算下來每臺(tái)機(jī)組的年運(yùn)行費(fèi)用可以節(jié)省約為214.5萬元。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-9-3