低溫省煤器投入后的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比與節(jié)能量快速估算方法

王魯君 國(guó)能浙江寧海發(fā)電有限公司

根據(jù)低溫省煤器投入前后的參數(shù)對(duì)比和運(yùn)行實(shí)際情況，本文總結(jié)了低省投入后的好處和存在的問(wèn)題，并根據(jù)寧海電廠1 號(hào)機(jī)組夏季600MW 工況的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，估算出機(jī)組投入低省后的節(jié)能效果。

1 低省投入后的優(yōu)點(diǎn)

低省投運(yùn)后降低了流經(jīng)電除塵的煙氣溫度，降低了飛灰顆粒的比電阻，煙氣流速也會(huì)降低，因此可以提高除塵效率，節(jié)省除塵電耗。

煙溫降低后可以減少引風(fēng)機(jī)的體積流量，減少引風(fēng)機(jī)電耗，實(shí)測(cè)1 號(hào)機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)投運(yùn)低省，引風(fēng)機(jī)電流可降低25A 左右，從而降低機(jī)組廠用電率。

隨著最近幾年入爐煤熱值的持續(xù)降低，機(jī)組帶相等負(fù)荷時(shí)排出的煙氣量、灰份大增。運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)因引風(fēng)機(jī)電流超流而限制機(jī)組出力的情況。投入低省省煤器后可提高引風(fēng)機(jī)的最高負(fù)荷上限。

煙溫降低后可減少脫硫吸收塔的補(bǔ)水量，減少事故噴淋次數(shù)，保護(hù)脫硫吸收塔襯膠。

低省投入后加熱凝結(jié)水，減少了6、7 號(hào)低加的抽汽量，從而降低機(jī)組煤耗。

2 低省投入后的問(wèn)題

長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行低省管道容易腐蝕、泄漏。且低省泄漏后由于水壓低，漏點(diǎn)小，外部煙氣流量大，缺乏及時(shí)發(fā)現(xiàn)的手段。

低省泄漏后影響電除塵的除塵效率，使飛灰板結(jié)，容易造成輸灰不暢。嚴(yán)重時(shí)可出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象，造成電除塵絕緣擊穿。

冬季低省入口煙溫低，投入低省后，低省出口煙溫可能低于酸露點(diǎn)溫度，造成沿途煙道腐蝕。

運(yùn)行中切除低省運(yùn)行，放水過(guò)程中不可避免出現(xiàn)短暫汽水撞擊現(xiàn)象。在機(jī)組啟機(jī)階段，單側(cè)風(fēng)組啟動(dòng)時(shí)容易形成低省內(nèi)循環(huán)，產(chǎn)生水流激震，影響低省安全。因此只能采用雙風(fēng)組啟動(dòng)模式，增加啟機(jī)階段的廠用電率。

低省投入后將增加凝結(jié)水管道的沿程阻力，增加凝結(jié)水泵電耗，實(shí)測(cè)1 號(hào)機(jī)組滿負(fù)荷投入低省后凝結(jié)水泵電流增加15A 左右。

3 低省投入后的節(jié)能分析

3.1 可用能增損分析

通過(guò)投入前后的運(yùn)行參數(shù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)1 號(hào)機(jī)組投入低省后，其鍋爐省煤器入口溫度不變，空預(yù)器出口煙溫不變，因此可認(rèn)為機(jī)組熱力循環(huán)過(guò)程中鍋爐側(cè)的可用能損失不變。低省投入后熱力循環(huán)可用能的變化只計(jì)算低省的加熱環(huán)節(jié)和6 號(hào)低加抽汽量減少的環(huán)節(jié)。只要計(jì)算出這兩個(gè)過(guò)程的可用能增加量，對(duì)比低省未投時(shí)機(jī)組的煤耗，就能計(jì)算出節(jié)約的煤耗

低省加熱過(guò)程可用能增加量計(jì)算公式：

式中ΔΔEx1為低省投運(yùn)后低省所吸取的可用能量;H2為低省出口凝結(jié)水焓;2T為低省出口凝結(jié)水溫度;H1為低省入口凝結(jié)水焓;1T為低省入口凝結(jié)水溫度;0T為汽輪機(jī)排汽溫度;nF為凝結(jié)水流量。

另一方面，由于低省投入后，6 號(hào)低加進(jìn)出水溫差變小，6 號(hào)低加抽汽量減少，由此使6 號(hào)低加抽汽加熱過(guò)程的可用能損失變小，可認(rèn)為額外增加了可用能。

為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可以把低省投入前的6 號(hào)低加抽汽過(guò)程看作兩個(gè)階段，第一階段為6 號(hào)低加抽汽將凝結(jié)水加熱至低省投入后的6 號(hào)低加的凝結(jié)水入口溫度，階段二為6 號(hào)低加抽汽將凝結(jié)水從低省投入后的6 號(hào)低加的凝結(jié)水入口溫度加熱至5 號(hào)低加進(jìn)水溫度。低省投入后抽汽換熱過(guò)程與階段二一致，因此只需算出階段一的可用能損失，就是低省投入后的可用能增加值。

階段一換熱過(guò)程可用能損失計(jì)算公式：

此公式為估算公式，式中Q為階段一的換熱量，Cp為凝結(jié)水比熱，T3為6 號(hào)低加抽汽壓力下對(duì)應(yīng)的飽和溫度，取值6 號(hào)低加出水溫度+低加上端差，因6號(hào)低加抽汽壓力下蒸汽的過(guò)熱焓增相對(duì)汽化焓增很小，T3可近似認(rèn)為熱量在蒸汽中的熱端溫度。

1 號(hào)機(jī)組夏季600MW 時(shí)投低省前后的相關(guān)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 某垃圾焚燒廠主要耗電設(shè)備數(shù)據(jù)

由以上數(shù)據(jù)6查mj閱/h焓熵圖，最終得出：

3.2 焓增分析

因低省投入前后6 號(hào)低加出水溫度基本不變，7號(hào)低加抽汽量歸零，可近似認(rèn)為低省投入后6、7 號(hào)低加減少的蒸汽量所發(fā)電量為低省投入后機(jī)組的多發(fā)電量。

6 號(hào)低加的抽汽量、疏水量目前并無(wú)測(cè)點(diǎn)，需用熱平衡公式計(jì)算。6 號(hào)低加進(jìn)口總能量為5 號(hào)低加的疏水能量、6 號(hào)低加抽汽能量、6 號(hào)低加凝結(jié)水入口能量的和，6 號(hào)低加出口總能量為6 號(hào)低加疏水能量、6 號(hào)低加凝結(jié)水出口能量的和。

5 號(hào)低加疏水量公式：

式中F5S為5 號(hào)低加疏水量，ΔH5為5 號(hào)低加凝結(jié)水進(jìn)出口焓增，H5C為5 號(hào)低加抽汽焓，H5S為5 號(hào)低加疏水焓。

根據(jù)以上公式，通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可計(jì)算出1 號(hào)機(jī)組600MW 負(fù)荷工況5 號(hào)低加疏水量為73t/h。

6 號(hào)低加抽汽量公式：

式中F6c為為6 號(hào)低加抽汽量，ΔH6為6 號(hào)低加凝結(jié)水進(jìn)出口焓增，H6C為6 號(hào)低加抽汽焓，H6S為6 號(hào)低加疏水焓；

根據(jù)以上公式，計(jì)算出1 號(hào)機(jī)組600MW 負(fù)荷工況低省投入前的6 號(hào)低加抽汽量為67t/h,低省投入后的6 號(hào)低加抽汽量為34t/h,，低省投入后6 號(hào)低加節(jié)省的抽汽量為33t/h。節(jié)能量為，ΔE=ΔF6C×(H6C-Hp）其中Hp為汽輪機(jī)排汽焓。

計(jì)算出6 號(hào)低加節(jié)能量ΔE6=77556mmj/h

通過(guò)查找汽機(jī)廠提供的設(shè)備規(guī)范，機(jī)組THA 工況下7 號(hào)低省的抽汽量為56767kg/h，折算到600MW工況下7 號(hào)低加的抽汽量大約為54064kg/h，7 號(hào)低加抽汽溫度為83℃。由以上公式可算出7 號(hào)低加的節(jié)能量為：

最終ΔE=ΔE6+ΔE7=120806mj/h

以上兩種計(jì)算方法均為估算方法，忽視了很多次要因素，比如方法一中可用能增量并不會(huì)最終完全轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)的多發(fā)電量，還要考慮汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率，發(fā)電機(jī)效率等，而且忽視了低省投入后7 號(hào)低加抽汽量歸零的問(wèn)題，但因?yàn)? 號(hào)低加抽汽溫度與7 號(hào)低加進(jìn)水溫度差很小，可用能的增量可忽略不計(jì)。而方法二中忽視了低省投入后6 號(hào)低加疏水量減少、疏水溫度上升的問(wèn)題，但6 號(hào)低加疏水量的變化量很小，疏水焓值較低，對(duì)7 號(hào)低加抽汽量、出口凝結(jié)水溫度的影響有限，因此忽略了6 號(hào)低加疏水量的變化影響。另外，低省投入后6 號(hào)低加節(jié)省的抽汽將進(jìn)入汽輪機(jī)做功，汽機(jī)相對(duì)內(nèi)效率必然會(huì)發(fā)生輕微的改變。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上兩種計(jì)算方法，可近似認(rèn)為1 號(hào)機(jī)組夏季600MW 時(shí)節(jié)能量為12000mJ/h，折合電量約3330kWh/h，對(duì)比投入低省前的供電煤耗，節(jié)省供電煤耗大約1.7g/kWh，可見(jiàn)該工況下投入低省的經(jīng)濟(jì)效益較為可觀。但根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，發(fā)現(xiàn)低省在夏季300MW 左右，冬季350MW 左右時(shí)，由于空預(yù)器出口煙溫較低且8 號(hào)低加出口凝結(jié)水溫度較低，出于預(yù)防酸露凝結(jié)的目的，凝結(jié)水完全走煙溫保護(hù)旁路，低溫省煤器內(nèi)冷水通流量極小，這時(shí)低省就基本處于退出狀態(tài)，沒(méi)有節(jié)能效益。隨著負(fù)荷的降低，低省對(duì)凝結(jié)水的加熱作用越來(lái)越弱，節(jié)能作用也同步降低。且低負(fù)荷時(shí)存在低溫腐蝕加劇的風(fēng)險(xiǎn)，影響低省壽命。為防止低溫腐蝕，延長(zhǎng)低省壽命，建議夏季負(fù)荷在400MW 以下，冬季負(fù)荷在450MW 以下時(shí)完全切斷低省的冷水供應(yīng)，用低省再循環(huán)泵維持水循環(huán)，以此延長(zhǎng)低省的使用壽命。