周洲，劉楠

(徐州華潤電力有限公司，江蘇 徐州 221100)

0 引言

低溫省煤器技術作為火電機組節能減排技術之一，目前已在國內火電機組廣泛應用。雖然低溫省煤器在各個機組的布置方式有所不同，但其基本原理皆是利用鍋爐排煙余熱加熱汽輪機組凝結水，排擠汽輪機組部分低壓加熱器(以下簡稱低加)抽汽[1]，在鍋爐熱負荷不變的前提下，獲得更多機組出力，從而提高機組效率，降低機組煤耗。徐州華潤電力有限公司在完成一期300 MW機組低溫省煤器改造后，進行了低溫省煤器投切試驗及系統相關參數測定，本文將基于此次試驗數據，對低溫省煤器改造的節能量評價方法進行討論，將計算結果與低溫省煤器投切試驗結果相互校核。

1 低溫省煤器系統概況

徐州華潤電力有限公司一期300 MW機組在汽輪機通流部分改造、超低排放改造的同時，進行了低溫省煤器改造。低溫省煤器4組換熱器并聯布置在電除塵器進口煙道內；凝結水從#8低加入口及#7低加出口兩點引出，水溫控制在70 ℃，在換熱器內與鍋爐煙氣逆流換熱后引入#6低加入口，出口煙氣溫度控制不低于90 ℃。低溫省煤器系統一方面可配合超低排放改造，降低電除塵進口煙氣溫度，提高電除塵效率，降低脫硫耗用水量；另一方面可增加汽輪機做功，提高機組效率。系統基本流程如圖1所示。

圖1 低溫省煤器系統流程

2 低溫省煤器系統節能效果評價思路

利用等效焓降原理，推算低溫省煤器凝結水吸收熱量對汽輪機組出力的影響。低溫省煤器改造后，鍋爐效率反平衡計算中排煙損失項以低溫省煤器進口煙氣溫度作為鍋爐排煙溫度，因此，低溫省煤器系統改造不影響鍋爐效率。凝結水在換熱器中吸收的熱量作為鍋爐廢熱進行利用，因此，這部分熱量不計為汽輪機輸入熱量。通過計算這部分熱量在汽輪機系統做的功，確定汽輪機熱耗的變化量，得出機組煤耗變化量。

低溫省煤器系統將引起以下變化。

(1)換熱器造成煙氣阻力增大，引風機耗電量升高。可以利用換熱器前后煙氣壓差及鍋爐煙氣量進行推算。

(2)凝結水經過換熱器，存在壓降，為不引起機組給水量變化，凝結水泵功率會增大，耗電量升高。可以利用換熱器前后凝結水壓差及機組凝結水量進行推算。

(3)凝結水攜帶煙氣熱量進入汽輪機回熱系統，造成低加抽汽量降低、汽輪機排汽量增大，影響凝汽器出力。這部分影響非常小，可以忽略[2]。

3 低溫省煤器系統節能量理論計算

為了解低溫省煤器性能，徐州華潤電力有限公司在低溫省煤器改造后對系統進行了性能試驗，其中300 MW工況測試數據見表1。

3.1 低溫省煤器改造收益計算

依據汽輪機熱平衡圖，計算汽輪機100%熱耗率驗收(THA)工況下等效焓降相關參數，見表2。

表1 300 MW工況下低溫省煤器系統試驗數據

表2 機組等效焓降相關參數

#8低加入口及#7低加出口進入低溫省煤器的水量qm8，qm7計算如下。

qmw=qm8+qm7=399.1 t/h ，

qm8h8+qm7h7=qmwhi，

式中：h8，h7，hi分別為#8低加入口、#7低加出口、低溫省煤器進口凝結水比焓，可由相應的壓力、溫度求出。

根據以上兩式可以得出：qm8=52.1 t/h，qm7=347.0 t/h。

從#8低加入口、#7低加出口引出的凝結水經低溫省煤器加熱后回到#6低加入口，排擠部分#6，#7，#8低加抽汽，排擠的抽汽返回汽輪機繼續做功，造成蒸汽做功能力增加。增加的做功可以等效為以下兩部分分別計算。

(1)#8低加入口凝結水量qm8由低溫省煤器加熱至#7低加出口溫度，排擠#7，#8低加部分抽汽，造成1 kg主蒸汽等效焓降增加量Δh1為

Δh1=qm8(Q8η8+Q7η7)/qm=0.96 kJ/kg 。

(2)凝結水量qmw由#7低加出口進入低溫省煤器，加熱后進入#6低加入口，排擠#6低加部分抽汽，屬于純熱量利用[2]，造成1 kg主蒸汽等效焓降增加量Δh2為

Δh2=qmwη6(ho-h7)/qm=4.91 kJ/kg ，

式中：ho為低溫省煤器出口凝結水比焓。

1 kg主蒸汽等效焓降變化量Δh為

Δh=Δh1+Δh2=5.87 kJ/kg ，

裝置效率變化量Δη為

Δη=[Δh/(hm+Δh)]×100%=0.495% ，

煤耗降低量ΔB1為

ΔB1=BΔη=1.51 g/(kW·h) ，

式中：B為機組供電煤耗，根據機組改造后性能試驗結果，取305 g/(kW·h)。

3.2 低溫省煤器改造損耗計算

改造增加了煙氣、凝結水阻力，造成引風機、凝結水泵功率增大，計算如下。

(1)風機功耗增加量ΔPf。

ΔPf=ΔpgqVg/ηf=68 kW ，

式中：ηf為風機效率、電機效率、及傳動效率的乘積，取0.8；Δpg為低溫省煤器前后煙氣壓差；qVg為鍋爐煙氣流量。

(2)凝結水泵功耗增加量ΔPb。

ΔPb=Δpwqms/ηb=25 kW ，

式中：Δpw為低溫省煤器前后凝結水壓差；qms為機組凝結水流量；ηb為凝泵效率、電機效率、及傳動效率的乘積，取0.8。

因此，因低溫省煤器改造引起引風機及凝結水泵功耗增加，造成機組煤耗增加量ΔB2為

ΔB2=(ΔPf+ΔPb)B/Ne=0.09 g/(kW·h) ，

式中：Ne為低溫省煤器系統投入時的機組電負荷，299.9 MW。

綜上所述，根據機組測試參數經等效焓降法理論推算，低溫省煤器引起機組供電煤耗ΔB降低1.42 g/(kW·h)。

4 低溫省煤器投切試驗

低溫省煤器改造后對系統進行了投切試驗，以測試低溫省煤器系統對機組煤耗的影響。試驗期間，調整機組參數穩定，將汽輪機運行方式調至手動，保持閥位、運行背壓及主蒸汽流量穩定，分別記錄機組在低溫省煤器系統投入和切除后的電負荷并根據參數進行修正。

低溫省煤器系統投入時的機組電負荷Ne為299.9 MW，低溫省煤器系統切除后，機組電負荷Ne′為298.4 MW，電負荷下降量ΔNe為1.5 MW。

因此，低溫省煤器系統對機組供電煤耗影響為

ΔB=ΔNeB/Ne=1.53 g/(kW·h) 。

通過等效焓降理論推算和低溫省煤器系統投切試驗得到的供電煤耗變化量ΔB分別為1.42，1.53 g/(kW·h)，結果比較吻合。

5 結論

低溫省煤器改造后，利用等效焓降法計算與低溫省煤器投切試驗均可對其節能效果進行評價，結果較吻合，滿足工程需求。電廠改造后，建議用兩種方法互相校核，避免出現差錯。

參考文獻：

[1]韓中和，李鵬.鍋爐加裝低溫省煤器熱經濟性分析[J].熱力發電,2016,45(6):70-73.

[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.