300 MW等級機組加裝低壓省煤器系統節能分析

石巖，梁秀進

(華電電力科學研究院，浙江 杭州 310030)

0 引言

目前，國內電廠技術改造過程中，通常在鍋爐尾部煙道加裝低壓省煤器系統，以降低排煙溫度、回收煙氣余熱。而對于低壓省煤器的節能效益尚存在不少質疑，由此對低壓省煤器投資決策帶來困難。本文結合低壓省煤器理論節能計算與現場試驗測試，詳細分析低壓省煤器系統在300 MW等級機組應用的節能效果。

增設低壓省煤器后，大量煙氣余熱進入回熱系統，在沒有增加鍋爐燃料量的前提下，獲得的額外熱量以一定的效率轉變為電功。低壓省煤器系統把煙氣余熱輸入回熱系統中會排擠部分抽汽，導致熱力循環效率降低，同時，排擠的部分抽汽會增加凝汽器的排汽，使汽輪機真空度有所降低。但新增功量遠大于排擠抽汽和汽輪機真空度微降所引起的功量損失，所以，機組經濟性都是提高的［1］。

1 某電廠加裝低壓省煤器系統設計方案

某電廠鍋爐為東方鍋爐廠生產制造的DG1000/170－Ⅰ型亞臨界、自然循環、汽包爐，燃用當地煙煤。鍋爐的主要參數見表1，鍋爐的燃料特性見表2。

低壓省煤器裝置的熱力系統如圖1所示。其進水取自#7低壓加熱器入口和#7低壓加熱器出口。經煙氣加熱后返回#6低壓加熱器出口的主凝結水管道。低壓省煤器的本體安裝于引風機出口的2個垂直煙道內，截面尺寸為3 665 mm×6 300 mm×5200 mm，其中一側的安裝結構如圖2所示。

根據電廠運行情況，低壓省煤器裝置的主要設計參數見表3。

表1 鍋爐主要設計參數

表2 設計及校核燃料特性

表3 低壓省煤器置主要設計參數

圖1 低壓省煤器原理圖

圖2 低壓省煤器現場布置圖

續表

2 低壓省煤器系統節能效果理論計算分析

采用等效焓降法進行熱經濟性分析［2］。將低壓省煤器回收的排煙余熱作為純熱量輸入系統，而鍋爐產生1 kg新汽的能耗不變。在這個前提下，熱系統所有排擠抽汽所增發的功率，都將使汽輪機的效率提高。1 kg汽輪機新汽的全部做功量稱作新汽等效焓降H，所有減少抽汽所增發的功(ΔH)稱作等效焓降增量，計算公式為

式中:d為機組汽耗率，kg/(kW·h);ηjd為汽輪機機電效率;β為低壓省煤器流量系數;hd2為低壓省煤器出口水比焓，kJ/kg;h4為除氧器進水比焓，kJ/kg;τj為所繞過的各低壓加熱器工質焓升，kJ/kg;η5為除氧器抽汽效率;ηj為所繞過的各低壓加熱器抽汽效率。

熱耗率降低值Δq按下式計算

式中:q為機組熱耗率，kJ/(kW·h)。發電標煤耗節省量Δbs按下式計算

式中:ηp，ηb分別為鍋爐效率和管道效率。

低壓省煤器系統對鍋爐其他設備的影響:

(1)煙氣溫度降低，最終為供電煤耗的降低，對鍋爐效率不產生影響。

(2)鍋爐引風機、增壓風機有足夠壓頭裕量，增加受熱面后不會影響引風機和鍋爐的正常出力。

(3)增設低壓省煤器系統后，進入脫硫塔的煙溫降低20℃，脫硫塔進口煙溫仍高于脫硫絕熱平衡溫度，故脫硫塔出口凈煙氣溫度不變，不影響脫硫效率。

(4)增設低壓省煤器系統后，排擠部分低壓加熱器抽汽至凝汽器。經計算，汽輪機排汽量增加12.41 t/h，影響真空度 0.04259 kPa。真空度影響對標準煤耗的折扣，已計入凈節能量。

(5)低壓省煤器系統回水點在#5低壓加熱器進口，由于回水點在除氧器之前，故對給水溫度沒有影響。

利用等效焓降理論計算節能量［3］:排煙溫度預期降低20℃，供電標準煤耗降低1.65 g/(kW·h)，年利用小時數按5 500 h統計，則年節約標煤量為2722 t。

3 改造后的節能效果試驗測試分析

低壓省煤器系統本體安裝于引風機出口的2個垂直煙道內，管材采用螺旋鰭片管。低壓省煤器運行參數見表4。

表4 低壓省煤器運行參數

低壓省煤器投運效益考核試驗結果見表5。

表5 低壓省煤器投運效益考核試驗

由表5可知:燃用常用煤種在300 MW負荷工況下運行，低壓省煤器甲側煙溫降低15.60℃，乙側煙溫降低16.74℃，平均下降16.17℃;甲側阻力為511.76 Pa，乙側阻力為 335.52 Pa，平均阻力為423.64 Pa。根據低壓省煤器內工質流量為188.85 t/h、工質溫度升高24.9℃、低壓省煤器凝升泵的電流為44.85 A可知，投運低壓省煤器，機組的實際熱耗降低 26.6 kJ/(kW·h)，降低供電煤耗1.033 g/(kW·h)。

4 理論計算與試驗測試結果對比分析

理論計算與實測數據對比分析見表6。

表6 理論計算與實測數據對比分析

續表

燃用常用煤種在300 MW負荷工況下運行，實測結果顯示:出口煙溫降低數值比理論數值低4.0℃，考慮進水溫度較理論值偏高2.4℃左右，則低壓省煤器實際運行煙溫降低幅度與理論設計偏差不大。實測煙氣流阻比理論數值少178 Pa，煙氣側流阻的降低有利于減少增壓風機運行耗電率。同比煙溫降修正后，煙溫每降低20℃，實測節能效益約為1.27 g/(kW·h)。

5 結論

對某電廠300 MW等級機組增設低壓省煤器系統后，經過試驗測試分析發現:

(1)300MW等級機組加裝低壓省煤器后，同比煙溫每降低20℃，實測節能效益約為1.27g/(kW·h)。

(2)300 MW等級機組低壓省煤器按煙溫降低20℃進行受熱面布置，實際運行中煙氣側流阻在500 Pa以內，可以控制在風機壓頭裕量內，不影響機組及風機正常運行。

對鍋爐加裝低壓省煤器系統進行節能效益現場試驗測試，其結果更具有真實性，客觀地說明了低壓省煤器系統的節能效果，從而可消除電廠人員對低壓省煤器系統節能效果的質疑。

［1］黃新元，孫奉仲，史月濤.低壓省煤器系統節能理論及其在火電廠的應用［J］.山東電力技術，2008(2):3－6.

［2］林萬超.火電廠熱系統節能理論［M］.西安:西安交通大學出版社，1994.

［3］林萬超.火電廠熱系統定量分析［M］.西安:西安交通大學出版社，1985.