低溫省煤器在超超臨界機組的應用

【摘要】分析了某超超臨界600MW機組排煙溫度高的原因，介紹了低溫省煤器技術的位置方案、技術參數選擇和工程應用。性能測試結果表明該技術在超超臨界600MW燃煤機組獲得了良好的經濟效益和環保效益。

【關鍵詞】排煙溫度；低溫省煤器；煤耗

一、設備介紹

河源電廠一期工程為兩臺超超臨界600MW機組，鍋爐是哈爾濱鍋爐廠有限責任公司根據三菱重工業株式會社（MHI）提供技術支持而設計、制造的單爐膛、Π型布置，配低NOX煤粉燃燒器，分級燃燒技術和MACT型低NOX分級送風燃燒系統、反向墻式切圓燃燒方式的超超臨界變壓運行直流鍋爐；每臺爐配置兩臺型號為31.5-VI（T）-2000（2200）-SMR，中心驅動，立式垂直軸，元件回轉式三分倉空氣預熱器。設計排煙溫度為125℃，設計鍋爐效率93.36%。

二、#1鍋爐改造前排煙溫度情況分析

（一）試驗測試數據及分析

根據燃燒調整試驗計算結果，在各工況下，排煙溫度高于設計值15～30℃以上，排煙熱損失較設計值高1.08%—1.58%左右。經過分析，河源電廠#1爐排煙溫度高主要是由于以下幾點因素造成的：1.燃煤水分。河源電廠設計煤種收到基水分為6.1%。受煤炭市場的影響，投產后采用多個其他煤種摻燒方式，從而導致入爐煤水分高于設計值。入爐煤水分增加，會導致爐膛溫度下降，將從爐內輻射、對流換熱量，煤粉著火、燃盡等多方面因素對鍋爐經濟性運行產生負面影響，最終導致排煙溫度升高。2.制粉系統冷風摻入量較大。出于安全運行的考慮，在日常運行過程中，磨出口風粉混合溫度控制在較低水平，磨入口摻入的冷風比例較正常偏多，從而導致通過空預器的一次風量減小，空預器煙-風換熱量下降，使得排煙溫度上升。3.干排渣系統漏風。河源電廠#1鍋爐采用干排渣系統。當爐渣冷卻風吸熱量一定時，冷卻風風量越大，風溫就越低。在爐膛運行氧量一定時，爐底冷風必將導致通過空預器空氣流量減小，排煙溫度有所升高。

（二）加裝低溫省煤器的必要性

由于上述幾點因素在短時間內都無法被克服，因此加裝低溫省煤器降低鍋爐排煙溫度是進一步提高鍋爐經濟性的主要方向

三、低溫省煤器在#1機組上的應用

（一）低溫省煤器技術方案

1.加裝位置方案。國內已經有多臺大型燃煤機組已實施了低溫省煤器改造，其加裝位置一般有三種：加裝在靜電除塵器之前，空預器之后的前置式方案、加裝在引風機之后，脫硫吸收塔之前的后置式方案和兩者兼有的二級方案。考慮到國家環保政策愈來愈嚴格，綜合現場場地情況，河源電廠最終選用了前置式方案：設計4個低溫省煤器。為了便于隔離檢修，4個低溫省煤器并聯布置在電除塵入口水平煙道上。同時，低溫省煤器水側串聯于第7級低加和第6級低加之間的管道上，并設置了100%調節旁路。低溫省煤器將第7級低加出口的凝結水加熱后再進入第6級低加進口，減少第6級低加的抽汽量，增加汽輪發電機組的發電量。該種方案具有以下顯著優點：第一，由于煙氣余熱回收利用，使得進入靜電除塵器的煙氣溫度下降，煙氣體積流量減小，粉塵比電阻降低，除塵效率提高，減少粉塵排放。第二，引風機入口煙溫降低，煙氣體積下降，引風機功耗降低，機組廠用電下降。第三，當其中一個低溫省煤器出現故障時，可以方便隔離，不影響其他低溫省煤器運行。2.技術參數設計。經過分析計算，最終確定以測試最大流量為基數，并留10%的裕量作為低溫省煤器的設計流量；選取160℃作為低溫省煤器的入口煙氣溫度。出口參數按115℃進行設計（其邊界條件主要考慮煙囪入口溫度不低于72℃，否則可能導致設備腐蝕。）。

（二）風險點控制

1.低溫腐蝕防范。為了追求最大的換熱效率，受熱面通常采用逆流布置，這就導致了煙氣的低溫段和工質的低溫段重合，煙氣溫度有可能低于硫酸結露的露點溫度，引起低溫腐蝕。為此，本工程采用20G和ND鋼相結合的組合方式，并且ND鋼總噸位不少于全部換熱面積的1/2。另外，還要求所用ND鋼在70℃，50%硫酸里浸泡24小時，腐蝕率不大于14mg/（cm2·h） 。除此之外，還可以通過低溫省煤器水側旁路調節閥來控制出口煙氣溫度，防止在冬季低負荷工況下發生低溫腐蝕。2.傳熱強化。由于低溫省煤器屬于低溫差傳熱技術，為了達到預期的換熱效果，本工程換熱元件采用了H型鰭片管，提高換熱系數。同時，為了有效預防積灰、降低壓差，設置了蒸汽吹灰系統，每個低溫省煤器設置2臺吹灰器，吹灰頻率為48小時一次。

四、運行效果

本改造工程于2013年11月完成，為了評估其經濟性，2014年11月，電科院測試了投退低溫省煤器的經濟性，結果表明：600MW工況下，空預器出口溫度在136.02℃的時候，投入低溫省煤器可以降低汽機熱耗39.66kJ/kWh，引風機功耗下降102kW，機組供電煤耗下降1.5g/kWh。若根據設計修正曲線，修正到設計入口煙氣溫度160℃后，供電煤耗下降約2.34g/kWh。按照年發電量30億計算，可以節約標煤7020噸，減少氮氧化物36噸，二氧化硫42噸，環保效益顯著；每噸標煤1000元計算，節約燃料成本702萬，經濟效果明顯。在安全方面，運行至今沒有發生泄漏、堵灰等影響機組運行安全的事件。

五、結論

（1）本工程具有良好的經濟和環保效益。修正到設計煙氣溫度后，機組供電煤耗降低約2.34g/kWh。不僅可以降低燃料成本、節約脫硫系統耗水，還可減少氮氧化物和二氧化硫的排放。（2）低溫省煤器技術對于鍋爐燃燒和傳熱不會產生任何不利影響。同時，由于低溫省煤器布置在空預器之后，因此它的傳熱也不會影響空預器的傳熱效果。（3）前置方案系統簡單，可以有效的提高電除塵效率。

參考文獻

[1]張曉魯.關于加快發展我國先進超超臨界燃煤發電技術的戰略思考[J].中國工程科學，2013，04（25）：102-104.

作者簡介

李輝，1971年11月，男，江蘇宜興人，本科，電力工程師，電廠運行方向.