超超臨界機組低溫省煤器布置方案及改造分析

禹振國，龍沖云，鐘 強

(華能湖南岳陽發電有限責任公司，湖南 岳陽 414002)

超超臨界機組低溫省煤器布置方案及改造分析

禹振國，龍沖云，鐘 強

(華能湖南岳陽發電有限責任公司，湖南 岳陽 414002)

針對某電廠超超臨界直流鍋爐電除塵效率不達標且排煙溫度高于設計值的現狀，提出采用在電除塵器進口布置低溫省煤器的改造方案，以回收利用煙氣余熱加熱凝結水。改造實施后，脫硫塔出口煙塵含量為6.1 mg/m3，機組發電煤耗下降了1.56 g/kWh，取得了良好的改造效果。

低溫省煤器；超低排放；鍋爐效率

0 引言

某電廠6號鍋爐為哈爾濱鍋爐廠制造的超超臨界變壓運行直流鍋爐，型號為HG-1795/26．15-PM4，采用П型布置、單爐膛、水平濃淡燃燒器、低NOX分級送風燃燒系統、墻式切圓燃燒方式。鍋爐采用平衡通風、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構，爐膛采用內螺紋管垂直上升膜式水冷壁、帶再循環泵的啟動系統。

設計煤種采用鄭州貧煤、潞安貧煤和平頂山煙煤的混煤，按照70 %∶15 %∶15 %的配比；校核煤種1采用鄭州貧煤；校核煤種2采用鄭州貧煤和平頂山煙煤的混煤，按照50 %∶50 %的配比。

1 6號鍋爐設置低溫省煤器的原因

1.1 煙塵排放濃度不達標

2014年9月，國家發改委、環保部、能源局聯合發文《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014—2020年)》，規定在基準氧含量6 %的條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10 mg/m3，35 mg/m3，50 mg/m3。

根據國家要求，該電廠為了將6號機組打造成超低排放機組，安排了電除塵器效率摸底試驗。在試驗期間，因使用的煤種屬于較好煤種，灰分較低、硫分較高，有利于電除塵器的高效運行。機組正常投運時，除塵效率約99．70 %，低于設計效率保證值99．76 %；實測電除塵器平均出口煙塵排放濃度為64．8 mg/m3，煙囪出口煙塵排放濃度為18．8 mg/m3，高于最低排放標準。

1.2 鍋爐排煙熱損失超設計值

6號鍋爐在綜合升級改造前進行了鍋爐性能試驗，試驗報告指出修正后的鍋爐熱效率平均值為92．33 %，低于設計保證值92．60 %。引起鍋爐熱效率低的主要原因是：鍋爐實際摻燒煤種與設計煤種偏差大，排煙溫度高達150 ℃，遠遠高于設計值127 ℃，鍋爐實際排煙熱損失比設計值大。

2 低溫省煤器的作用及布置方案

2.1 低溫省煤器的作用

加裝低溫省煤器可提高電除塵器效率，其原理是：通過加裝低溫省煤器(主要采用汽機冷凝水與熱煙氣通過換熱器進行熱交換，使得汽機冷凝水得到額外的熱量，以減小汽機冷凝水回路系統中低壓加熱器的抽汽量)，使進入電除塵器的煙氣溫度由常溫(120—150 ℃)下降到低溫(90—100 ℃，一般控制在酸露點以上)。由于排煙溫度下降，粉塵比電阻也下降(見表1)，煙塵更易荷電和收集；由于煙氣溫度下降，進入電除塵器的容積煙氣量相應減少，煙氣流速降低，有利于提高電除塵效率；同時由于容積煙氣量減少，吸風機的電耗也相應降低。

2.2 布置方式

低溫省煤器常見的布置方式有3種：

(1) 布置在電除塵器進口；

(2) 布置在脫硫吸收塔進口；

(3) 按2級串聯布置，即將低溫省煤器分為2級，第1級布置在除塵器進口，第2級布置在吸收塔進口。

表1 粉塵比電阻 Ω·cm

考慮到方式(2)不能提高電除塵的效率，方式(3)系統較復雜，且凝結水系統改造工程量大、成本較高。經綜合考慮，選用方式(1)，低溫省煤器系統流程如圖1所示。

低溫省煤器安裝于電除塵器進口喇叭前煙道內，1臺爐共4套，分A，B兩側對稱布置。低溫省煤器水側與原低加系統并聯，即從大機軸封加熱器出口(8號低加入口)引出機組部分凝結水，通過2臺增壓泵(1臺運行，1臺備用)，分別送入電除塵前的4臺低溫省煤器，經其加熱的凝結水再返回至低加系統。

2.3 主要設計參數

(1) 為確保煙氣溫度從150 ℃降至(90±1)℃，流經該系統的平均煙氣流速應小于9 m/s。

(2) 低溫省煤器采用順列管排，工質逆流布置方式。根據低溫省煤器結構，對電除塵入口煙道進行改造，采取措施減少換熱管外煙氣流阻，使煙氣流阻控制在引風機要求范圍內(不超過350 Pa)，不影響引風機的安全運行。

(3) 控制換熱管內的凝結水壓力損失＜0．3 MPa，則凝結水泵不需要增壓改造。

(4) 采用耐磨、耐腐蝕材料，以滿足抗磨損、抗腐蝕的需求，保證低溫省煤器的使用壽命不低于20年。換熱管壁厚不小于5 mm，換熱器熱端管板采用20G、冷端管板采用ND鋼。低溫省煤器易磨損部位及導流、均流板，應采取防磨措施；換熱管排入口處，應增設2排假管防腐。

3 效果分析

2015年，6號鍋爐低溫省煤器布置工程完成后，6號機組經開機1次成功。在機組滿負荷工況下，低溫省煤器入口煙氣溫度144 ℃，出口煙氣溫度90 ℃，煙氣流阻200 Pa；低溫省煤器入口凝結水溫度71 ℃，出口溫度93 ℃，凝結水壓力損失0．2 MPa；電除塵器出口煙塵濃度下降為17．7 mg/m3，脫硫塔出口煙塵含量6．1 mg/m3，低于超低排放標準，每年可減少粉塵排放量約330 t，節省煙塵排污費約12萬元。

圖1 低溫省煤器系統流程

6號鍋爐大修和低溫省煤器布置工程完成后，鍋爐效率提高到92．78 %；600 MW工況下，低溫省煤器退出時熱耗修正值為7 588．13 kJ/kWh，低溫省煤器投入時平均熱耗修正值為7 546．2 kJ/kWh，約降低了42 kJ/kWh，降低機組發電煤耗約1．56 g/kWh (見表2)。按機組年利用小時5 000 h、標煤單價600元/t計算，改造后可節約標煤4 673 t/年，節省燃料費約280萬元/年。脫硫吸收塔入口煙溫降至90 ℃，節約脫硫系統的工藝水耗量23 t/h，節約用水9．5萬t/年。

表2 6號鍋爐低溫省煤器的技術經濟分析(管道效率按99 %計)

4 結束語

該電廠采用將低溫省煤器布置在電除塵器進口的布置方案，回收利用煙氣余熱加熱凝結水。布置工程實施后，脫硫塔出口煙塵含量為6．1 mg/m3，機組發電煤耗下降1．56 g/kWh。另外，還采取了低氮燃燒改造、脫硫擴容改造等綜合措施，6號鍋爐煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度符合不高于10 mg/m3，35 mg/m3，50 mg/m3的標準。2015年12月，經湖南省環保廳確認，該電廠6號機組成為湖南省第1臺達到超低排放標準的燃煤機組，具有良好的經濟效益和社會效益。

1 馬金祥，陳 軍．低溫省煤器在火力發電廠中的優化設計[J]．華電技術，2016，38(7)：15-19．

2 閆 斌．1 000 MW超超臨界空冷火電機組低溫省煤器系統設計優化[D]．北京：華北電力大學，2014．

3 趙林松，李 明，趙彥芬，等．某熱電廠鍋爐內20G省煤器管子泄漏事故分析[J]．電力安全技術，2013，15(11)：34-36．

2016-09-12；

2016-12-09。

禹振國(1981—)，男，工程師，主要從事火電廠集控運行和節能監督工作，email：zgszqkw@163．com。

龍沖云(1969—)，男，專工，主要從事鍋爐設備技術管理工作。

鐘 強(1981—)，男，工程師，主要從事鍋爐設備技術管理和技術改造工作。