低低温省煤器联合暖风器系统在300 MW机组的应用
2016-12-28齐林虎黄新元刘红英
齐林虎,黄新元,刘红英
(1.山东泓奥电力科技有限公司,济南 250101;2.山东大学能源与动力工程学院,济南 250100)
低低温省煤器联合暖风器系统在300 MW机组的应用
齐林虎1,黄新元2,刘红英1
(1.山东泓奥电力科技有限公司,济南 250101;2.山东大学能源与动力工程学院,济南 250100)
某电厂300 MW机组设计的低低温省煤器联合暖风器系统,将锅炉烟气余热回收用于加热汽轮机凝结水和锅炉侧冷风,实现机炉联合余热利用。系统投运后,可同时提高锅炉热效率和机组循环热效率,综合发电煤耗降低3.02 g/(kW·h);同时,系统还可减轻空气预热器冷端低温腐蚀和堵灰,控制空气预热器烟气侧压降,提高电除尘器效率。最后,针对系统运行存在的问题提出了应对措施。
低低温省煤器;暖风器;空气预热器;热效率;发电煤耗
0 引言
某电厂300 MW燃煤发电机组配套锅炉为上海锅炉厂有限公司制造的SG-1025/17.49-M879型亚临界压力控制循环汽包炉,采用四角切圆燃烧方式,汽轮机为上海汽轮机有限公司制造的C330-16.67/0.98/538/538亚临界抽凝式供热汽轮机。为提高机组循环热效率,彻底解决机组排烟温度过高问题,减轻空气预热器冷端低温腐蚀和积灰问题,实现低低温除尘,提高电除尘器的除尘效率,该电厂委托山东泓奥电力科技有限公司对#7机组进行低低温省煤器联合暖风器改造。低低温省煤器联合暖风器风水联合加热系统在国内首次应用于300 MW机组改造,对同类机组具有示范和借鉴意义。
1 系统原理
增设低低温省煤器联合暖风器系统,将锅炉烟气余热用于加热汽轮机凝结水和锅炉侧冷风,实现机炉余热联合利用[1]。在电除尘器入口烟道增设低低温省煤器本体设备,将排烟温度降至90℃,实现低低温除尘,在送风机和一次风机出口风道增设暖风器,将进入空气预热器(以下简称空预器)的冷风温度提升至70℃,排烟温度升高至165℃,将空气预热器最低冷端壁温提升至115℃以上,使空预器运行环境大大改善。低低温省煤器和暖风器采用烟(空)水换热,低压加热器(以下简称低加)取水和暖风器回水混合后进入低低温省煤器本体吸热后温度升至135℃以上,回水一部分回到#5低加出口(入口),一部分进入暖风器放热之后返回低低温省煤器入口,热力系统图如图1所示。该系统的最大亮点在于改善了空预器运行环境,空预器压降得到有效控制,同时提高了烟气余热利用的能级,整体热经济性较纯低低温省煤器系统高。
图1 低低温省煤器联合暖风器热力系统
2 设计参数和运行数据
低低温省煤器联合暖风器系统的设计参数和实际运行参数见表1。
3 系统热经济性分析
该系统热经济性由两部分组成:一是锅炉利用排烟余热提升空预器出口热风温度,提高锅炉效率,该工程提升空预器入口冷风温度至70℃以上,出口热风温度提高8℃,锅炉热效率提高0.3%;二是高温烟气余热加热汽轮机凝结水,使排挤功增加,这部分效益采用等效热降法[2]进行分析。该工程空预器出口烟温升高至165℃,使加热后的凝结水可以返回抽汽效率(能级)更高的低加,因而与常规低低温省煤器相比,等量的余热回收功率可获得更大的排挤功。测试表明,系统投运后,汽轮机热耗率[3]下降44.7 kJ/(kW·h),综合发电煤耗减少3.02 g/(kW·h)。
表1 系统设计参数和实际运行参数
此外,进入除尘器的烟温降至90℃,烟气粉尘比电阻下降,电除尘效率得到提高;烟气温度降至酸露点以下,烟气中80%以上的硫酸蒸汽经除尘器凝聚、结团捕集,除尘器出口设备低温腐蚀减轻;排烟温度降低后,通过引风机的烟气体积流量减少10%,空预器烟气侧压降下降600 Pa,引风机节电效益明显。系统启停试验表明,在扣除由于凝结水循环泵、省煤器、暖风器本体的阻力而增加的功耗后,系统运行可降低辅机能耗30 kW,厂用电率下降0.076%。
该方案与常规低低温省煤器的热经济性主要对比数据见表2。
表2 系统额定工况热经济性分析
4 系统运行存在的问题及应对措施
4.1 暖风器系统冻漏
系统冬季低负荷运行时,由于空预器出口烟温较低,受电除尘器入口烟温的限制,系统总循环水量较小,低低温省煤器吸热量少,此时暖风器吸热量仍比较大,暖风器回水温度低、流量小,当回水温度低于20℃时,会出现暖风器本体结冰现象,直至整体冻结,严重时换热管冻裂,暖风器系统无法投运;冻结逐渐消失时,换热管冻裂处泄漏,威胁送风机的安全运行。
设计上建议保留原蒸汽暖风器,可改造成旋转式暖风器,也可以在低低温省煤器供水管道上设计蒸汽加热器,在极端寒冷的天气投运;为防止送风机叶片磨损,不建议采用热风再循环;当在极端寒冷天气(低于-12℃)下低负荷运行时,进入手动运行模式,提高再循环水量,同时解列部分暖风器受热面,维持较高的暖风器回水温度,防止暖风器出现低温、低流量情况。暖风器疏水管径建议在DN50 mm以上,寒冷天气下机组停运暖风器时应及时将疏水排放干净。
4.2 低低温省煤器本体区域积灰
为提高低低温省煤器运行的可靠性,每个烟道受热面沿烟气流动方向分成3层模块,沿烟气高度方向分为6层模块,每组模块进出口设置手动门,可单独投运和解列;沿烟气流动方向的模块之间设计有检修空间并加装吹灰器。运行一段时间后,发现2层模块之间烟道存在厚1.5 m以上的积灰,影响低低温省煤器本体的传热效果。需要在模块前、模块间、模块后烟道底部加装灰斗,灰斗连接仓泵输灰至除尘器入口封头。
4.3 暖风器出口风温对空预器冷端密封的影响
电厂大修期间,按照暖风器系统投运后的参数对空预器密封间隙重新调整。系统调试运行时发现,当暖风器出口风温超过80℃时,空预器主驱动电机电流超限报警,实际运行时应控制进入空预器的二次风温度为70℃左右。
4.4 低低温省煤器投运后除尘器运行措施[4]
低低温省煤器联合暖风器系统投运后,进入除尘器的烟气温度从128℃降至90℃,烟气体积流量减少10%,烟气在除尘器极板间停留时间变长,飞灰比电阻下降,电除尘器除尘效率升高。应相应调整各电场振打周期,同时由于除尘效率提高,一电场灰斗落灰量增大,应投运灰斗加热系统,以防止飞灰黏附在灰斗内壁上,造成除灰不畅,影响除尘效率。
4.5 系统投运后脱硫运行措施
系统运行后,进入脱硫塔的烟温下降40℃,脱硫工艺水消耗量减少,为保持脱硫塔正常液位,除雾器冲洗间隔应延长,运行中观察除雾器压差变化,及时对除雾器进行清洗,同时加大脱硫废水的排放及再利用。
5 结论
增设低低温省煤器联合暖风器系统,可以实现锅炉侧和汽轮机侧余热的综合利用[5],在成功解决空预器的硫酸氢氨型堵灰问题的同时,提高了锅炉效率和汽轮机循环热效率;系统采用烟气余热并联加热空预器入口冷风和凝结水的方案,可将加热凝结水的能级提高,综合发电煤耗下降3.02 g/(kW·h),年节约标准煤5 000 t,适用于燃煤脱硝机组的烟气余热深度利用。
[1]陆万鹏.基于电站锅炉排烟余热的机炉烟气回热循环理论与应用研究[D].济南:山东大学,2012:74-92.
[2]林万超.火电厂热系统节能理论[M].西安:西安交通大学出版社,1994:224-238.
[3]谢磊.电站锅炉低压省煤器系统热经济性分析的数学模型[D].济南:山东大学,2007:15-25.
[4]齐林虎,黄新元,郭峰.低低温省煤器在30 MW机组上的应用[J].华电技术,2015,37(3):49-51.
[5]常家星,段君寨,黄新元.锅炉深度利用烟气余热变能级系统的原理与设计[J].华电技术,2014,36(12):66-69.
(本文责编:刘芳)
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1674-1951(2016)10-0022-03
齐林虎(1979—),男,山东荣成人,工程师,从事电厂锅炉及热力系统节能的设计、管理工作(E-mail:qilh@haoenergy.com)。
2016-09-06;
2016-09-16