#1机组余热锅炉排烟温度高的原因分析

2018-02-06陈惟志

机电信息 2018年3期

陈惟志

（上海申能临港燃机发电有限公司，上海201306）

0 引言

余热锅炉是燃气轮机联合循环机组的重要组成部分。燃气轮机透平排放出来的高温烟气经排气扩散段输送至余热锅炉入口，再流经各级过热器、再热器、蒸发器和省煤器进行热交换，最后经烟囱排入大气，实现了燃机排烟的高效利用。

燃气轮机联合循环机组的排烟温度一般为80～95℃，烟气温度从高温降到排烟温度所释放出的热量用来使水变成蒸汽。锅炉给水首先进入省煤器，水在省煤器内吸收热量升温到略低于汽包压力下的饱和温度进入汽包。进入汽包的水与汽包内的饱和水混合后，沿汽包下方的下降管进入蒸发器吸收热量开始产汽。

因此，一般情况下，余热锅炉的排烟温度越低，说明在锅炉内的换热越充分，更多的热量被各级换热器吸收，反之则换热不够充分。然而，对于金属材料来说，还有一个被允许的最低温度，当水冷壁的表面温度低于一定数值时会发生低温结露腐蚀。为防止发生低温腐蚀，通过给泵低压抽头抽出热水，通过凝加再循环调门将凝加进口水温控制在40℃。

但是，通过对运行参数的长期观察发现，在同样负荷下，我厂#1机组烟囱的平均排烟温度长期高于#2机组，同样负荷下，#1机的锅炉排烟温度平均比#2机的锅炉排烟温度高6℃左右。

1 原因分析

锅炉排烟温度高的原因主要有以下几种：（1）给水温度高；（2）透平排烟温度存在差异；（3）某级换热器冷却效果差。

首先可以排除机组的给水温度差异，因为我厂的给水温度，即凝加进口水温，是通过凝加再循环调门控制的，通过凝加再循环调门开到一定程度，将给泵低压抽头处143℃左右的水注入到凝加进口，将凝加进口的水温控制在40℃。因此，给水温度没有任何差异。

对于燃机透平排烟温度的偏差，在同一负荷下调取两台机组的排烟温度进行对比，发现燃机透平的排烟温度基本一致。因此，燃机排烟温度偏差的因素可以排除。

通过排除法，可以确定，锅炉某级受热面确实存在换热效果较差的情况。为了找出具体的受热面，对两台机组13级受热面的温度差进行比较，发现虽然从高过三到凝加进口的各级换热器的温度差均存在一定的偏差，但凝加进出口的温差最为明显。从图1中可以看出，从高过三至凝加出口，两台机组的温度差只有1.5℃。也就是说，凝加出口处，#1机组确实比#2机组高出1.5℃左右，但是这不能解释为何两台机组存在6℃的排烟温度差，说明两台机组的凝加进出口有4.5℃的温度差异。

图1 #1、#2炉末端排烟温度对比

如此一来，是否可以判定#1炉凝加受热面的换热效果差呢？答案是否定的，因为凝加受热面温差小可以是多方面因素造成的，如果经过#1炉凝加的工质流量低，那么同样把给水加热到144℃所需的热量就低，从而就会导致#1炉的排烟温度高。那么，进入凝加的流量是否一致呢？看图2。

图2 #1机组260 MW时的凝加参数

从图2中可以发现一个问题，虽然可以看出凝加进口流量基本一致，但是仍然无法得知进入加热器的工质流量。因为，凝加再循环调门的开度及凝加旁路调门的开度不一样。

这里要建立一个模型：在进入凝结水加热器工质流量温度、压力一致的情况下，比较两台机组凝加出口处的传热端差，来比较传热效率。

从图2中进一步发现，凝加旁路调门不但影响进入加热器的流量，同时它还担负着“凝加出口减温水”的作用。这样，得到的凝加出口的温度是减温后的温度，不是真实的加热器出口的水温。因此，如果将#2机凝加旁路调门关闭，就能实现进入凝加的水流量与#1机一致，且失去了“减温水”的凝加出口水温将体现出加热后的真实温度。

于是，将凝加旁路调门逐渐关闭后，发现凝加出口水温开始上升，直到149.2℃稳定。

由此可得出一组数据，#1炉154℃的烟温通过凝加受热面后，将其中的工质加热到143℃；#2机153.5℃的烟温将相同流量、相同压力、相同初始温度的工质加热到149.2℃。从两个端差可以得出结论：#1机凝加模块的传热效率明显比#2机差。因此，经过凝加模块后，#1炉的烟温下降幅度小，差值基本在4.5℃左右。

2 结论

本例中，通过对#1、#2机组排烟温度的长期记录与观察，发现#1炉烟囱排烟温度长期高于#2机组，且差值维持在6℃左右。在仔细研究各种影响因素后逐个进行排除，最后找出凝加温差为主因，并在进一步深入分析运行参数后建立了试验方案，调节各项参数一致后，发现了凝加出口的真实温度，通过端差分析得出凝加换热面效率的明显区别。至此，就找到了导致#1机组排烟温度高的原因。