超凈排放中煙冷器出口煙溫控制優化措施

陳 濤，劉禮禎

(上海外高橋第二發電有限責任公司，上海 200137)

超凈排放中煙冷器出口煙溫控制優化措施

陳 濤，劉禮禎

(上海外高橋第二發電有限責任公司，上海 200137)

分析了超凈排放設施投用后煙冷器和煙熱器運行情況，同時結合空預器后煙氣酸露點試驗數據，分析了煙熱器后降煙溫運行的可能性。通過實際降煙溫運行，驗證了新運行方式下的設備安全性和機組經濟性，最終實現滿足超凈排放要求的同時實現機組低能耗超凈運行。

超凈；煙熱器；煙冷器；酸露點

為滿足電廠環保排放要求，上海外高橋第二發電有限公司6號機組于2015年11月25日完成超凈排放改造并投入運行。為了消除煙囪排放中的白色水汽，尾部煙道增加了煙冷器和煙熱器，運行中控制煙冷器后的煙氣溫度既關系到煙冷器和相關設備的安全運行又事關鍋爐的經濟運行。

1 煙冷器和煙熱器情況分析

1.1 煙冷器和煙熱器的布置和作用

上海外高橋第二發電有限公司超凈排放尾部煙道受熱面布置如圖1所示。無泄漏式GGH由煙冷器和煙熱器兩部分組成，其中煙冷器用來冷卻GAH(空預器)后的煙氣，煙熱器用來加熱脫硫吸收塔后的煙氣，使煙氣溫度提升到80℃以上來消除煙囪出口的白色水霧。GGH中的工質為除鹽水，當煙冷器從煙氣中取得的熱量不足以將吸收塔后的煙氣加熱到80℃以上時需要投用煙熱器蒸汽加熱。

圖1 超凈排放尾部煙道受熱面布置圖

1.2 煙冷器材質設計

根據上海外高橋第二發電有限公司煙冷器的設計，所有與煙氣接觸的設備及部件均充分考慮防磨、防腐措施，煙氣流經的前半段50%面積為碳鋼材料，后半段50%面積為ND鋼材質。

2 空氣預熱器后煙氣酸露點試驗數據和分析

進行空預器出口煙氣酸露點試驗目的是統計歸納出在常用燃煤范圍內，鍋爐煙氣酸露點與燃煤主要影響成分之間的變化量及其關聯性，用以隨時掌握鍋爐尾部排煙在后續設備和煙道中可能產生結露凝酸的趨向。同時，亦可作為對煙氣余熱回收利用改造工作的指導依據，做到既達到煙氣余熱回收效益最大化，又不至于對設備造成低溫腐蝕而影響安全生產。

2.1 空預熱器后煙氣酸露點試驗數據

根據不同的入爐煤摻燒情況，分別做了煤工業分析和元素分析，入爐加權硫份含量從0.33%～0.72%之間。

通過測量摻燒不同煤種不同負荷情況下的酸露點溫度，取得了大量數據。圖2所示為某天實測酸露點溫度分布。

圖2 酸露點溫度分布圖

通過全部的統計曲線可知，在數據采樣期間，煙氣開始結露的溫度范圍50～70℃，大量結露的溫度則是在30～40℃范圍。

2.2 空預熱器后煙氣酸露點理論計算

分別采用比較常用的前蘇聯1973年鍋爐熱力計算標準方法中的煙氣酸露點公式為

(1)

以及Haase·R & Borgmann·H·W 的經驗公式為

tDP=255+27.6 lgPSO3+18.7lgPH2O

(2)

對相同數據進行計算，計算結果煙氣酸露點在80～105℃范圍。

2.3 試驗數據分析

通過計算數據比較，在全部采樣測量時段內，式(1)的煙氣酸露點計算溫度基本在100℃附近，式(2)則要偏低10℃左右。對照所用燃煤的成分數據，該溫度數據基本是在目前行業的認可范圍之內。

而由采樣點所測得的煙氣結露溫度在50～70℃之間，遠低于理論計算溫度，更接近煙氣中的水露點理論計算溫度。對于如此的差別，唯一合理的解釋就是鍋爐煙氣在流經空氣預熱器的換熱降溫過程中，在低溫的換熱元件表面或附近產生了煙氣結露，并吸收了煙氣中的SO3成為酸露，從而降低了煙氣中SO3的濃度，使得其后的露點測量溫度偏低。

根據現有運行和測量數據來看，盡管空氣預熱器的出口煙溫在高負荷時還高于通常認為的酸露點溫度，但實際上空氣預熱器冷端及之后煙氣已處于低SO3露點狀態，進而推測煙氣已在空氣預熱器中產生結露凝酸，減少了煙氣中的SO3濃度，從而降低了后續煙氣的露點溫度。由此表明鍋爐空氣預熱器后的靜電除塵系統已處于類似低低溫運行狀態。

3 煙冷器后煙溫控制優化

3.1 煙冷器原設計和運行規范

按照設計要求煙冷器后半段50%面積為ND鋼材，并控制煙冷器出口煙溫不低于90℃，防止煙冷器在煙氣低溫段產生酸腐蝕。在機組滿負荷900 MW工況下，空預器出口煙溫120℃時，煙冷器段煙氣溫降為30℃；吸收無泄漏式GGH能維持熱量平衡。因此，為滿足煙冷器出口煙溫不低于90℃，在非滿負荷工況下，空預器后排煙溫度低于120℃時需要投用煙熱器加熱蒸汽，排煙溫度越低則耗用蒸汽量越大。

3.2 煙冷器運行優化

3.2.1 降低煙冷器后煙溫運行安全性分析

從酸露點試驗數據可知空預器后煙氣開始結露的溫度范圍在50～70℃之間，大量結露的溫度則是在30～40℃范圍。實際運行中，空預器出口煙溫控制不低于90℃長期運行已近兩年，預器冷端換熱元件、電除塵元件、煙道未現明顯酸腐蝕驗證了酸露點試驗數據的正確性，因此從理論上分析控制煙冷器出口煙溫不低于70℃是可以安全運行的。

3.2.2 降低煙冷器后運行實際情況和分析

由于脫硫吸收塔出口煙溫相對較為穩定，其溫度隨吸收塔入口煙氣含水率變化而上下波動，其波動范圍在47～53℃之間，而吸收塔入口煙氣含水率取決于入爐煤的含水率，入口煙氣含水率越高則吸收塔出口煙氣溫度越高，反之亦然。煙熱器出口煙溫目前根據設計要求控制在80℃，煙氣經過煙熱器后有約30℃的溫升，所以當煙冷器后煙溫控制為不低于80℃后，當空預器出口煙溫大于110℃時就無需使用煙熱器加熱蒸汽。

從2016年4月開始，6號機組煙冷器后煙溫控制從不低于90℃降低至不低于80℃運行。2016年6月和9月分別利用機組調停機會對煙冷器受熱面進行了檢查，其情況如圖3、圖4所示。將近半年的降溫運行，煙冷器進出口管子表面有

輕微腐蝕，呈麻點狀、淺表腐蝕且密度均勻；鰭片則沒有腐蝕現象光亮如新。通過現場觀察和事后分析，判斷管子表面狀況為酸腐蝕和灰磨損共同作用的結果，而且9月的管子腐蝕情況和6月的管子腐蝕情況比較沒有明顯發展，對煙冷器來說可以做到長期安全運行。

圖3 6月煙冷器

3.2.3 降低煙冷器后煙溫運行經濟性分析

從熱平衡角度分析煙冷器有30℃溫降就無需投用煙熱器的蒸汽加熱系統，降低煙冷器出口煙溫控制，就可以減少煙熱器蒸汽使用量。為此請西安熱工院在對比降煙溫前后蒸汽使用量的基

圖4 9月煙冷器

礎上，建立了降煙熱器后煙溫對煤耗影響的數學計算模型，計算結果如表1所示。根據計算結果可知，降低10℃煙溫節能效果明顯，平均超過1 g/kWh。

表1 煙熱器后煙溫降10℃對機組煤耗影響

4 結語

為滿足電廠環保排放要求，超凈排放設備的投用已十分普遍，超凈設備的運行會增加電廠能耗。降低煙冷器后的煙溫能有效降低超凈運行能耗，公司將煙冷器后煙溫控制從不低于90℃降低至不低于80℃是優化運行的第一步，通過實際運行證明了能保證設備安全，同時又有良好的經濟性。煙冷器后煙溫仍有降低的空間和手段，將在總結經驗基礎上進一步優化運行，爭取做到零能耗超凈運行。

(本文編輯：嚴 加)

Smoke Temperature Control Optimization for Smoke Cooler Outlet in Ultraclean Discharge

CHEN Tao, LIU Lizhen

(Shanghai Waigaoqiao Second Power Generation Co., Ltd., Shanghai 200137, China)

This paper analyzes the operation state of smoke cooler and heater with the ultraclean discharge facilities put in service, and combining with the flue gas acid dew point test data for the air preheater, it also analyzes the possibility of reducing smoke temperature of smoke heater. The actual smoke temperature reducing operation has validated the equipment security and efficiency under the new operation mode for the purpose of realizing ultraclean discharge and achieving the unit low-power ultraclean operation.

ultraclean; smoke heater; smoke cooler; acid dew point

10.11973/dlyny201702018

陳 濤(1973—)，男，碩士，工程師，主要從事火力發電廠生產技術管理。

TM621；X773

文章編號：2095-1256(2017)02-0176-03

2017-03-25