150 MW機(jī)組增設(shè)低溫省煤器效果評價

王 操， 彭義林， 田新民

(湖北省電力勘測設(shè)計院有限公司， 武漢 430000)

鍋爐的排煙熱損失是電廠運(yùn)行中的一項重要熱損失，電廠鍋爐設(shè)計排煙溫度通常為120～150 ℃，排煙熱損失占整個鍋爐設(shè)計熱損失的60%～70%[1-2]；此外，在實際運(yùn)行中，國內(nèi)外很多火力發(fā)電廠的排煙溫度甚至超過設(shè)計值很多。為了減小排煙熱損失、提高電廠經(jīng)濟(jì)性，有必要對低溫省煤器進(jìn)行改造[3-5]。

某150 MW電廠鍋爐排煙溫度在冬季時接近130 ℃，在夏季時最高可達(dá)到146 ℃以上，不僅排煙熱損失大，而且會導(dǎo)致濕法脫硫系統(tǒng)偏離設(shè)計工況運(yùn)行。因此，筆者對在電除塵器前增設(shè)低溫省煤器后機(jī)組的運(yùn)行狀況進(jìn)行了研究，以降低鍋爐排煙溫度、提高機(jī)組熱效率，同時提高電除塵效率、節(jié)約脫硫塔的水耗。

1 機(jī)組概述

1.1 鍋爐設(shè)備

該燃煤電廠有2臺150 MW機(jī)組，鍋爐為自然循環(huán)單汽包、高溫超高壓、單爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、П形布置煤粉鍋爐。煤質(zhì)分析見表1，計算得到該工程的煙氣酸露點溫度為102 ℃、水露點溫度為47 ℃[6]。

表1 煤質(zhì)分析

1.2 汽輪機(jī)低壓加熱器系統(tǒng)

機(jī)組的汽輪機(jī)為C150-12.8/555/0.5超高壓抽汽凝汽式汽輪機(jī)。汽輪機(jī)低壓加熱器系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)見表2，其中：TMCR工況為汽輪機(jī)最大連續(xù)額定工況；THA工況為熱耗驗收工況；MCR工況為最大連續(xù)額定工況；1號、2號、3號、4號低壓加熱器分別記為JD1、JD2、JD3、JD4。

表2 低壓加熱器系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)

2 設(shè)計方案

工程采用傳統(tǒng)的單級低溫省煤器，將其布置在電除塵器前。為了防止低溫省煤器本體及后面的電除塵器、引風(fēng)機(jī)、煙道發(fā)生低溫腐蝕，將排煙溫度設(shè)置在酸露點以上[7]，排煙溫度選擇108 ℃。低溫省煤器在熱力系統(tǒng)中的連接方式直接影響到機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性及運(yùn)行的安全可靠性，低溫省煤器連接到熱力系統(tǒng)的方式可分為串聯(lián)和并聯(lián)。并聯(lián)方式可通過調(diào)節(jié)抽取凝結(jié)水的流量來保證煙氣出口溫度和凝結(jié)水回水溫度，相較于串聯(lián)方式，更適宜變工況運(yùn)行[8]，該工程采用并聯(lián)方式。

該工程低溫省煤器的最佳接入點在JD1和JD2之間，選擇進(jìn)入低壓換熱器的凝結(jié)水進(jìn)水溫度為69.1 ℃，回到低壓加熱系統(tǒng)的回水溫度為112.5 ℃。低溫省煤器入口水溫在水露點溫度(25 ℃)以上能有效防止低溫腐蝕[8-9]，設(shè)置凝結(jié)水再循環(huán)以實現(xiàn)冷熱水混合功能，使低溫省煤器的入口水溫度控制在72 ℃以上。煙氣余熱利用熱力流程圖見圖1。

圖1 煙氣余熱利用系統(tǒng)熱力流程圖

3 運(yùn)行效果

3.1 低溫省煤器參數(shù)

該工程低溫省煤器的設(shè)計參數(shù)見表3，試驗測得的數(shù)據(jù)見表4。在汽輪機(jī)主汽閥全開工況，低溫省煤器運(yùn)行時左側(cè)和右側(cè)的進(jìn)、出口平均壓差分別為410 Pa、390 Pa，實測煙氣溫降分別為21.3 K、20.5 K，比原鍋爐設(shè)計排煙溫度128.7 ℃有較大幅度降低。低溫省煤器的進(jìn)、出口壓差平均值較小，可能是由于投運(yùn)時間較短，積灰較少。為防止電除塵器、引風(fēng)機(jī)等設(shè)備發(fā)生低溫腐蝕，在實際運(yùn)行中需通過混水調(diào)節(jié)功能控制煙氣溫降。在試驗中，低溫省煤器投入后出口煙氣溫度控制在108 ℃以上，達(dá)到了設(shè)計值，低溫省煤器的其他運(yùn)行參數(shù)也達(dá)到了設(shè)計值。

表3 低溫省煤器設(shè)計參數(shù)

表4 低溫省煤器運(yùn)行參數(shù)

3.2 熱耗率

在電廠閥門全開工況，考慮引風(fēng)機(jī)阻力增加、水泵功率增加等因素，機(jī)組投入低溫省煤器可降低熱耗率約為70.20 kJ/(kW·h)(見表5)，折合降低標(biāo)準(zhǔn)煤耗約為2.39 g/(kW·h)。

表5 低溫省煤器運(yùn)行對熱耗率的影響 kJ/(kW·h)

3.3 電除塵器運(yùn)行參數(shù)

低溫省煤器在未運(yùn)行、運(yùn)行時，電除塵器出口(脫硫塔入口)粉塵平均質(zhì)量濃度分別為34.50 mg/m3、18.98 mg/m3(見表6)。低溫省煤器的運(yùn)行會使飛灰比電阻增大，電除塵器出口粉塵平均質(zhì)量濃度降低約45%。

表6 電除塵器運(yùn)行參數(shù)

4 結(jié)語

筆者對該電廠鍋爐低溫省煤器進(jìn)行改造，并對改造后的運(yùn)行效果進(jìn)行了評價，投入低溫省煤器后，機(jī)組的熱耗率降低了約70.2 kJ/(kW·h)；同時，電除塵器入口溫度由128.7 ℃降低至108 ℃，電除塵器出口粉塵平均質(zhì)量濃度降低約45%，增設(shè)低溫省煤器技術(shù)有著良好的應(yīng)用效果和推廣價值。