低壓省煤器在220 MW機(jī)組上的應(yīng)用

王海超，張如周，任建平，侯凡軍，侯本杰

（1.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250003；2.華能曲阜熱電有限公司，山東 濟(jì)寧 273100；3.山東中實(shí)易通集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250003）

·發(fā)電技術(shù)·

低壓省煤器在220 MW機(jī)組上的應(yīng)用

王海超1，張如周2，任建平2，侯凡軍1，侯本杰3

（1.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250003；2.華能曲阜熱電有限公司，山東 濟(jì)寧 273100；3.山東中實(shí)易通集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250003）

為解決某電廠兩臺220MW機(jī)組排煙溫度偏高的問題，在空氣預(yù)熱器出口至電除塵器之間增設(shè)低壓省煤器，回收煙氣余熱。對增設(shè)低壓省煤器的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，結(jié)果表明降低標(biāo)準(zhǔn)煤耗2.94g／kWh。通過試驗(yàn)測定，可以達(dá)到理論分析結(jié)果水平。

低壓省煤器；節(jié)能；煤耗

Abstract:To solve the problem of excessively high temperature exhaust gas from two 220 MW units of a power plant，a low pressure economizer is installed between the air preheater outlet and the electrostatic precipitator to recover waste heat from the exhaust gas.Based on the analysis of the economy of low-pressure economizers，the conclusion is that the standard coal consumption can be reduced by 2.94 g／kWh by installing the low-pressure economizer.Through experimental test，the theoretical analysis is proved to be accurate.

Key words:low-pressure economizer；energy saving；standard coal consumption

0 引言

國內(nèi)某電廠一期兩臺鍋爐為四川鍋爐廠制造的CG670／13.7-M型、超高壓一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐，Π型布置，四角切圓燃燒，平衡通風(fēng)，固態(tài)除渣。鍋爐按魯西混煤設(shè)計(jì)煤粉燃燒器。鍋爐設(shè)計(jì)效率90.57%，設(shè)計(jì)排煙溫度為147℃，排煙熱損失較大。經(jīng)過分析認(rèn)為，可以通過增加低壓省煤器的方式，充分利用排煙余熱，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。

1 改造方案確定

低壓省煤器與回?zé)嵯到y(tǒng)的連接有兩種方式，一種是串聯(lián)，一種是并聯(lián)，兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。設(shè)計(jì)參數(shù)相同時，并聯(lián)系統(tǒng)的水側(cè)阻力較小，但是不能實(shí)現(xiàn)余熱的梯級利用，當(dāng)排煙溫度較低時經(jīng)濟(jì)性可能變差。串聯(lián)布置可以實(shí)現(xiàn)煙氣余熱的梯級利用，但是增加了水側(cè)阻力［1］。根據(jù)一期鍋爐實(shí)際情況，選擇并聯(lián)方式。

根據(jù)系統(tǒng)熱平衡圖，汽輪機(jī)熱耗驗(yàn)收工況（THA工況）時2號低壓加熱器DJ2進(jìn)水溫度為70.35℃，出口溫度為106.1℃。經(jīng)測定，THA工況下鍋爐的排煙溫度為155℃，現(xiàn)有煤種酸露點(diǎn)為95.8℃，根據(jù)硫酸腐蝕特性及有限腐蝕的設(shè)計(jì)思想，在采用耐腐蝕材料的情況下，本方案選擇排煙溫度為89℃［2-3］。通過計(jì)算分析后綜合考慮各種因素，低壓省煤器水系統(tǒng)從DJ2進(jìn)口引出部分主凝結(jié)水進(jìn)入換熱器，加熱后從DJ3進(jìn)口返回到回?zé)嵯到y(tǒng)，并通過再循環(huán)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)低壓省煤器出口的凝結(jié)水溫度。改造后系統(tǒng)見圖1。

根據(jù)現(xiàn)場位置情況，低壓省煤器布置在預(yù)除塵器出口至靜電除塵器入口的4個水平煙道內(nèi)。按照受熱面是否位于結(jié)露區(qū)，將低壓省煤器分為高溫段與低溫段兩部分。煙氣從前向后依次通過高溫段受熱面與低溫段受熱面；主凝結(jié)水依次流經(jīng)低壓省煤器入口集箱、低溫段受熱面、高溫段受熱面、出口集箱，經(jīng)凝結(jié)水母管匯集后，返回主凝結(jié)水管路。由于實(shí)現(xiàn)了工作介質(zhì)、煙氣的逆向流動，增強(qiáng)了低壓省煤器的傳熱效果，在保證安全的前提下，最大限度地降低排煙溫度。

圖1 煙氣余熱利用改造后系統(tǒng)

2 經(jīng)濟(jì)性分析

2.1 節(jié)能潛力分析

THA工況下，主凝結(jié)水全部流量通過低壓省煤器系統(tǒng)，從70.35℃加熱到105.61℃，需要吸收的熱量為19.25 MW。煙氣溫度從155℃降低到88℃，回收的煙氣余熱為19.17 MW。煙氣側(cè)放熱滿足水側(cè)吸熱需要，表1給出了100%THA工況和75%THA工況的熱平衡計(jì)算匯總。

表1 低壓省煤器系統(tǒng)熱平衡計(jì)算

2.2 節(jié)能效益分析

對于低壓省煤器系統(tǒng)而言，THA工況，凝結(jié)水全流量通過煙氣冷卻器，DJ2不抽汽。抽汽量減少28.21 t／h，發(fā)電功率增加5.07 MW左右，發(fā)電煤耗降低 3.12 g／（kWh），供電煤耗降低 2.94 g／（kWh），計(jì)算見表2。

表2 低壓省煤器系統(tǒng)THA工況煤耗計(jì)算

上述計(jì)算的供電煤耗計(jì)算考慮了布置在煙道中的換熱器煙氣側(cè)的阻力增加和進(jìn)出水管道阻力增加。

據(jù)此計(jì)算，增加低壓省煤器系統(tǒng)后，按負(fù)荷率70%，廠用電率5.5%，年運(yùn)行5 000 h計(jì)算，單臺機(jī)組年節(jié)約煤量2721.4 t。電廠標(biāo)煤價格按500元／t計(jì)算，年節(jié)煤收益113.39萬元。

表3 經(jīng)濟(jì)性分析

3 運(yùn)行效果

低壓省煤器投運(yùn)后，對低壓省煤器節(jié)能效果進(jìn)行了測試。在220 MW負(fù)荷工況下，低壓省煤器停運(yùn)時修正后熱耗率為8 273.8 kJ／kWh，低壓省煤器投運(yùn)時修正后熱耗率為8 201.4 kJ／kWh，投運(yùn)低壓省煤器后熱耗率降低約72.4 kJ／kWh。各工況主要試驗(yàn)結(jié)果如表4所列。根據(jù)表4的數(shù)據(jù)以及設(shè)計(jì)熱耗率繪制圖2發(fā)電機(jī)功率與熱耗率的關(guān)系曲線。

表4 各工況主要試驗(yàn)結(jié)果

圖2 發(fā)電機(jī)功率與熱耗率關(guān)系曲線

煤耗率計(jì)算時，鍋爐效率取90.57%，管道效率取99.00%。低壓省煤器運(yùn)行過程中通過加熱器級間壓差克服系統(tǒng)本身的阻力，只有再循環(huán)泵可能消耗極少的電力，所以低壓省煤器投運(yùn)與停運(yùn)本身對廠用電率的影響可以忽略不計(jì)。為了便于比較低壓省煤器投停下的煤耗率，相同負(fù)荷下取相同廠用電率進(jìn)行煤耗率計(jì)算，具體結(jié)果如表4所列。

在220 MW負(fù)荷工況下，低壓省煤器停運(yùn)時修正后供電煤耗率為340.6 g／kWh，低壓省煤器投運(yùn)時修正后供電煤耗率為337.6 g／kWh，投運(yùn)低壓省煤器后供電煤耗率降低約3.0 g／kWh。根據(jù)表4的數(shù)據(jù)繪制圖3發(fā)電機(jī)功率與供電煤耗率的關(guān)系曲線。

試驗(yàn)期間，低壓省煤器出口煙氣溫度和回水溫度均在設(shè)計(jì)值附近，運(yùn)行狀況良好。

圖3 發(fā)電機(jī)功率與供電煤耗率關(guān)系曲線

4 結(jié)語

利用低壓省煤器有限腐蝕設(shè)計(jì)理念，可以大幅度降低低壓省煤器出口煙氣溫度，回收排煙余熱，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，加裝低壓省煤器可以降低供電煤耗 3.0 g／kWh，略高于理論計(jì)算值（2.94 g／kWh），符合預(yù)期目標(biāo)。

［1］杜艷玲，李斌，李露，等.220 MW機(jī)組增設(shè)低壓省煤器的經(jīng)濟(jì)性分析［J］.電力科學(xué)與工程，2012，28（10）：53-56.

［2］張建福，趙欽新，王海超，等.煙氣余熱回收裝置的參數(shù)優(yōu)化分析［J］.動力工程學(xué)報，2010，30（9）：652-657.

［3］黃新元，史月濤，孫奉仲，等.670 t／h鍋爐增設(shè)低壓省煤器降低排煙溫度的實(shí)踐［J］.中國電力，2008，41（6）：55-58.

Application of Low Pressure Economizer for 220 MW Unit

WANG Haichao1，ZHANG Ruzhou2，REN Jianping2，HOU Fanjun1，HOU Benjie3
（1.Shandong Electric Power Researcher Insittute，Jinan 250003，China；2.Huaneng Qufu Thermal Power Co.，Ltd，Jining 273100，China；3.Shandong Zhongshi Yitong Group CO.LTD，Jinan 250003，China）

TM621

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1007－9904（2017）09－0065－03

國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院2017年度技術(shù)革新項(xiàng)目

2017－06－21

王海超（1987），男，工程師，從事電站鍋爐性能測試等工作。