#1機組余熱鍋爐排煙溫度高的原因分析

陳惟志

（上海申能臨港燃機發電有限公司，上海201306）

0 引言

余熱鍋爐是燃氣輪機聯合循環機組的重要組成部分。燃氣輪機透平排放出來的高溫煙氣經排氣擴散段輸送至余熱鍋爐入口，再流經各級過熱器、再熱器、蒸發器和省煤器進行熱交換，最后經煙囪排入大氣，實現了燃機排煙的高效利用。

燃氣輪機聯合循環機組的排煙溫度一般為80～95℃，煙氣溫度從高溫降到排煙溫度所釋放出的熱量用來使水變成蒸汽。鍋爐給水首先進入省煤器，水在省煤器內吸收熱量升溫到略低于汽包壓力下的飽和溫度進入汽包。進入汽包的水與汽包內的飽和水混合后，沿汽包下方的下降管進入蒸發器吸收熱量開始產汽。

因此，一般情況下，余熱鍋爐的排煙溫度越低，說明在鍋爐內的換熱越充分，更多的熱量被各級換熱器吸收，反之則換熱不夠充分。然而，對于金屬材料來說，還有一個被允許的最低溫度，當水冷壁的表面溫度低于一定數值時會發生低溫結露腐蝕。為防止發生低溫腐蝕，通過給泵低壓抽頭抽出熱水，通過凝加再循環調門將凝加進口水溫控制在40℃。

但是，通過對運行參數的長期觀察發現，在同樣負荷下，我廠#1機組煙囪的平均排煙溫度長期高于#2機組，同樣負荷下，#1機的鍋爐排煙溫度平均比#2機的鍋爐排煙溫度高6℃左右。

1 原因分析

鍋爐排煙溫度高的原因主要有以下幾種：（1）給水溫度高；（2）透平排煙溫度存在差異；（3）某級換熱器冷卻效果差。

首先可以排除機組的給水溫度差異，因為我廠的給水溫度，即凝加進口水溫，是通過凝加再循環調門控制的，通過凝加再循環調門開到一定程度，將給泵低壓抽頭處143℃左右的水注入到凝加進口，將凝加進口的水溫控制在40℃。因此，給水溫度沒有任何差異。

對于燃機透平排煙溫度的偏差，在同一負荷下調取兩臺機組的排煙溫度進行對比，發現燃機透平的排煙溫度基本一致。因此，燃機排煙溫度偏差的因素可以排除。

通過排除法，可以確定，鍋爐某級受熱面確實存在換熱效果較差的情況。為了找出具體的受熱面，對兩臺機組13級受熱面的溫度差進行比較，發現雖然從高過三到凝加進口的各級換熱器的溫度差均存在一定的偏差，但凝加進出口的溫差最為明顯。從圖1中可以看出，從高過三至凝加出口，兩臺機組的溫度差只有1.5℃。也就是說，凝加出口處，#1機組確實比#2機組高出1.5℃左右，但是這不能解釋為何兩臺機組存在6℃的排煙溫度差，說明兩臺機組的凝加進出口有4.5℃的溫度差異。

圖1 #1、#2爐末端排煙溫度對比

如此一來，是否可以判定#1爐凝加受熱面的換熱效果差呢？答案是否定的，因為凝加受熱面溫差小可以是多方面因素造成的，如果經過#1爐凝加的工質流量低，那么同樣把給水加熱到144℃所需的熱量就低，從而就會導致#1爐的排煙溫度高。那么，進入凝加的流量是否一致呢？看圖2。

圖2 #1機組260 MW時的凝加參數

從圖2中可以發現一個問題，雖然可以看出凝加進口流量基本一致，但是仍然無法得知進入加熱器的工質流量。因為，凝加再循環調門的開度及凝加旁路調門的開度不一樣。

這里要建立一個模型：在進入凝結水加熱器工質流量溫度、壓力一致的情況下，比較兩臺機組凝加出口處的傳熱端差，來比較傳熱效率。

從圖2中進一步發現，凝加旁路調門不但影響進入加熱器的流量，同時它還擔負著“凝加出口減溫水”的作用。這樣，得到的凝加出口的溫度是減溫后的溫度，不是真實的加熱器出口的水溫。因此，如果將#2機凝加旁路調門關閉，就能實現進入凝加的水流量與#1機一致，且失去了“減溫水”的凝加出口水溫將體現出加熱后的真實溫度。

于是，將凝加旁路調門逐漸關閉后，發現凝加出口水溫開始上升，直到149.2℃穩定。

由此可得出一組數據，#1爐154℃的煙溫通過凝加受熱面后，將其中的工質加熱到143℃；#2機153.5℃的煙溫將相同流量、相同壓力、相同初始溫度的工質加熱到149.2℃。從兩個端差可以得出結論：#1機凝加模塊的傳熱效率明顯比#2機差。因此，經過凝加模塊后，#1爐的煙溫下降幅度小，差值基本在4.5℃左右。

2 結論

本例中，通過對#1、#2機組排煙溫度的長期記錄與觀察，發現#1爐煙囪排煙溫度長期高于#2機組，且差值維持在6℃左右。在仔細研究各種影響因素后逐個進行排除，最后找出凝加溫差為主因，并在進一步深入分析運行參數后建立了試驗方案，調節各項參數一致后，發現了凝加出口的真實溫度，通過端差分析得出凝加換熱面效率的明顯區別。至此，就找到了導致#1機組排煙溫度高的原因。

3 建議

（1）對凝加進入受熱面的工質增加流量計；

（2）對凝加出口增加溫度變送器，可以直觀得出溫差；

（3）在不發生傳熱惡化的前提下，抬高機組凝加出口溫度，可以增加機組熱效率。

[1]上海申能臨港燃機發電有限公司管理制度[Z].

[2]上海申能臨港燃機發電有限公司汽機運行規程[Z].

[3]上海申能臨港燃機發電有限公司余熱鍋爐運行規程[Z].