超凈排放中煙冷器出口煙溫控制優(yōu)化措施

陳 濤，劉禮禎

(上海外高橋第二發(fā)電有限責(zé)任公司，上海 200137)

超凈排放中煙冷器出口煙溫控制優(yōu)化措施

陳 濤，劉禮禎

(上海外高橋第二發(fā)電有限責(zé)任公司，上海 200137)

分析了超凈排放設(shè)施投用后煙冷器和煙熱器運(yùn)行情況，同時(shí)結(jié)合空預(yù)器后煙氣酸露點(diǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析了煙熱器后降煙溫運(yùn)行的可能性。通過(guò)實(shí)際降煙溫運(yùn)行，驗(yàn)證了新運(yùn)行方式下的設(shè)備安全性和機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，最終實(shí)現(xiàn)滿足超凈排放要求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)組低能耗超凈運(yùn)行。

超凈；煙熱器；煙冷器；酸露點(diǎn)

為滿足電廠環(huán)保排放要求，上海外高橋第二發(fā)電有限公司6號(hào)機(jī)組于2015年11月25日完成超凈排放改造并投入運(yùn)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(yùn)行中控制煙冷器后的煙氣溫度既關(guān)系到煙冷器和相關(guān)設(shè)備的安全運(yùn)行又事關(guān)鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(fā)電有限公司超凈排放尾部煙道受熱面布置如圖1所示。無(wú)泄漏式GGH由煙冷器和煙熱器兩部分組成，其中煙冷器用來(lái)冷卻GAH(空預(yù)器)后的煙氣，煙熱器用來(lái)加熱脫硫吸收塔后的煙氣，使煙氣溫度提升到80℃以上來(lái)消除煙囪出口的白色水霧。GGH中的工質(zhì)為除鹽水，當(dāng)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(shí)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(zhì)設(shè)計(jì)

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

2 空氣預(yù)熱器后煙氣酸露點(diǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析

進(jìn)行空預(yù)器出口煙氣酸露點(diǎn)試驗(yàn)?zāi)康氖墙y(tǒng)計(jì)歸納出在常用燃煤范圍內(nèi)，鍋爐煙氣酸露點(diǎn)與燃煤主要影響成分之間的變化量及其關(guān)聯(lián)性，用以隨時(shí)掌握鍋爐尾部排煙在后續(xù)設(shè)備和煙道中可能產(chǎn)生結(jié)露凝酸的趨向。同時(shí)，亦可作為對(duì)煙氣余熱回收利用改造工作的指導(dǎo)依據(jù)，做到既達(dá)到煙氣余熱回收效益最大化，又不至于對(duì)設(shè)備造成低溫腐蝕而影響安全生產(chǎn)。

2.1 空預(yù)熱器后煙氣酸露點(diǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

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

通過(guò)測(cè)量摻燒不同煤種不同負(fù)荷情況下的酸露點(diǎn)溫度，取得了大量數(shù)據(jù)。圖2所示為某天實(shí)測(cè)酸露點(diǎn)溫度分布。

圖2 酸露點(diǎn)溫度分布圖

通過(guò)全部的統(tǒng)計(jì)曲線可知，在數(shù)據(jù)采樣期間，煙氣開(kāi)始結(jié)露的溫度范圍50～70℃，大量結(jié)露的溫度則是在30～40℃范圍。

2.2 空預(yù)熱器后煙氣酸露點(diǎn)理論計(jì)算

分別采用比較常用的前蘇聯(lián)1973年鍋爐熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法中的煙氣酸露點(diǎn)公式為

(1)

以及Haase·R & Borgmann·H·W 的經(jīng)驗(yàn)公式為

tDP=255+27.6 lgPSO3+18.7lgPH2O

(2)

對(duì)相同數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果煙氣酸露點(diǎn)在80～105℃范圍。

2.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

通過(guò)計(jì)算數(shù)據(jù)比較，在全部采樣測(cè)量時(shí)段內(nèi)，式(1)的煙氣酸露點(diǎn)計(jì)算溫度基本在100℃附近，式(2)則要偏低10℃左右。對(duì)照所用燃煤的成分?jǐn)?shù)據(jù)，該溫度數(shù)據(jù)基本是在目前行業(yè)的認(rèn)可范圍之內(nèi)。

而由采樣點(diǎn)所測(cè)得的煙氣結(jié)露溫度在50～70℃之間，遠(yuǎn)低于理論計(jì)算溫度，更接近煙氣中的水露點(diǎn)理論計(jì)算溫度。對(duì)于如此的差別，唯一合理的解釋就是鍋爐煙氣在流經(jīng)空氣預(yù)熱器的換熱降溫過(guò)程中，在低溫的換熱元件表面或附近產(chǎn)生了煙氣結(jié)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(diǎn)測(cè)量溫度偏低。

根據(jù)現(xiàn)有運(yùn)行和測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)看，盡管空氣預(yù)熱器的出口煙溫在高負(fù)荷時(shí)還高于通常認(rèn)為的酸露點(diǎn)溫度，但實(shí)際上空氣預(yù)熱器冷端及之后煙氣已處于低SO3露點(diǎn)狀態(tài)，進(jìn)而推測(cè)煙氣已在空氣預(yù)熱器中產(chǎn)生結(jié)露凝酸，減少了煙氣中的SO3濃度，從而降低了后續(xù)煙氣的露點(diǎn)溫度。由此表明鍋爐空氣預(yù)熱器后的靜電除塵系統(tǒng)已處于類似低低溫運(yùn)行狀態(tài)。

3 煙冷器后煙溫控制優(yōu)化

3.1 煙冷器原設(shè)計(jì)和運(yùn)行規(guī)范

按照設(shè)計(jì)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(chǎn)生酸腐蝕。在機(jī)組滿負(fù)荷900 MW工況下，空預(yù)器出口煙溫120℃時(shí)，煙冷器段煙氣溫降為30℃；吸收無(wú)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(fù)荷工況下，空預(yù)器后排煙溫度低于120℃時(shí)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(yùn)行優(yōu)化

3.2.1 降低煙冷器后煙溫運(yùn)行安全性分析

從酸露點(diǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知空預(yù)器后煙氣開(kāi)始結(jié)露的溫度范圍在50～70℃之間，大量結(jié)露的溫度則是在30～40℃范圍。實(shí)際運(yùn)行中，空預(yù)器出口煙溫控制不低于90℃長(zhǎng)期運(yùn)行已近兩年，預(yù)器冷端換熱元件、電除塵元件、煙道未現(xiàn)明顯酸腐蝕驗(yàn)證了酸露點(diǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)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(yùn)行的。

3.2.2 降低煙冷器后運(yùn)行實(shí)際情況和分析

由于脫硫吸收塔出口煙溫相對(duì)較為穩(wěn)定，其溫度隨吸收塔入口煙氣含水率變化而上下波動(dòng)，其波動(dòng)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(jù)設(shè)計(jì)要求控制在80℃，煙氣經(jīng)過(guò)煙熱器后有約30℃的溫升，所以當(dāng)煙冷器后煙溫控制為不低于80℃后，當(dāng)空預(yù)器出口煙溫大于110℃時(shí)就無(wú)需使用煙熱器加熱蒸汽。

從2016年4月開(kāi)始，6號(hào)機(jī)組煙冷器后煙溫控制從不低于90℃降低至不低于80℃運(yùn)行。2016年6月和9月分別利用機(jī)組調(diào)停機(jī)會(huì)對(duì)煙冷器受熱面進(jìn)行了檢查，其情況如圖3、圖4所示。將近半年的降溫運(yùn)行，煙冷器進(jìn)出口管子表面有

輕微腐蝕，呈麻點(diǎn)狀、淺表腐蝕且密度均勻；鰭片則沒(méi)有腐蝕現(xiàn)象光亮如新。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)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(jié)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(méi)有明顯發(fā)展，對(duì)煙冷器來(lái)說(shuō)可以做到長(zhǎng)期安全運(yùn)行。

圖3 6月煙冷器

3.2.3 降低煙冷器后煙溫運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析

從熱平衡角度分析煙冷器有30℃溫降就無(wú)需投用煙熱器的蒸汽加熱系統(tǒng)，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(qǐng)西安熱工院在對(duì)比降煙溫前后蒸汽使用量的基

圖4 9月煙冷器

礎(chǔ)上，建立了降煙熱器后煙溫對(duì)煤耗影響的數(shù)學(xué)計(jì)算模型，計(jì)算結(jié)果如表1所示。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，降低10℃煙溫節(jié)能效果明顯，平均超過(guò)1 g/kWh。

表1 煙熱器后煙溫降10℃對(duì)機(jī)組煤耗影響

4 結(jié)語(yǔ)

為滿足電廠環(huán)保排放要求，超凈排放設(shè)備的投用已十分普遍，超凈設(shè)備的運(yùn)行會(huì)增加電廠能耗。降低煙冷器后的煙溫能有效降低超凈運(yùn)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(yōu)化運(yùn)行的第一步，通過(guò)實(shí)際運(yùn)行證明了能保證設(shè)備安全，同時(shí)又有良好的經(jīng)濟(jì)性。煙冷器后煙溫仍有降低的空間和手段，將在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化運(yùn)行，爭(zhēng)取做到零能耗超凈運(yùn)行。

(本文編輯：嚴(yán) 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(fā)電廠生產(chǎn)技術(shù)管理。

TM621；X773

文章編號(hào)：2095-1256(2017)02-0176-03

2017-03-25