1 000 MW超超临界机组加装低温省煤器改造及热经济性分析

马记

(华电莱州发电有限公司，山东 烟台 261441)

0 引言

对1 000 MW燃煤发电机组相关运行数据进行分析，当锅炉排烟温度升高10 ℃时，锅炉热效率将下降0.5%左右，发电煤耗约升高1.5 g/(kW·h)。因此，锅炉排烟温度高的问题已成为严重影响发电机组运行经济性和安全性的一个难题。降低锅炉排烟温度、吸收锅炉排烟热损失对1 000 MW燃煤机组节能降耗和经济、安全运行具有现实意义。目前，加装低温省煤器是有效回收锅炉排烟余热的措施之一[1]。华电莱州发电有限公司(以下简称莱州公司)1 000 MW超超临界锅炉年平均排烟温度高达126 ℃，吸收排烟余热，提高机组热经济性势在必行。本文对莱州公司#1机组加装低温省煤器后1 000，750 MW工况下的运行经济性进行分析。

1 设备及低温省煤器烟气、水侧参数

莱州公司2台1 000 MW超超临界机组燃煤锅炉为高效超超临界参数、单炉膛、一次中间再热、平衡通风、运转层以上露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型变压直流炉。汽轮机为超超临界、一次中间再热、单轴四缸四排汽、凝汽式，设计额定功率为1 000 MW。

在机组小修烟气超低排放一体化协同治理中，加装低温省煤器回收排烟热损失，提高机组热经济性。1 000，750 MW工况下加装低温省煤器后烟气、水侧参数见表1(表中BMCR为锅炉最大连续蒸发量)。

低温省煤器出口水温设计时，考虑低温省煤器换热管低温腐蚀与静电除尘器运行的经济性。

表1 1 000，750 MW工况下低温省煤器烟气、水侧参数

2 低温省煤器布置位置选择

莱州公司燃煤机组在电除尘器入口烟道上布置6台低温省煤器，设置3台热媒循环泵(2用1备)。低温省煤器布置位置选择考虑以下2点因素。

(1)低温省煤器布置在锅炉静电除尘器之前，将低温省煤器系统和汽轮机回热系统有机地联系在一起，不会对一/二次风温、锅炉燃烧状况造成影响，也不会降低空气预热器的换热量。同时，低温省煤器在尾部烟道吸收的烟气热量可看做是排烟余热，锅炉效率不会因此而变化。

图1 低温省煤器现场布置

3 低温省煤器凝结水取水选择

低温省煤器利用锅炉尾部烟道的排烟余热直接加热汽轮机回热系统中凝结水泵供出的低压主凝结水。低温省煤器系统可以通过串联或并联的方式布置在汽轮机低压加热器(以下简称低加)回路中，起到部分低加的相同作用，排挤汽轮机部分回热抽汽，在汽轮机进汽量不变的情况下，排挤抽汽返回至汽轮机继续膨胀做功，在燃料量不变的情况下可以多获得电功，提高机组热经济性[2]。

针对莱州公司机组1 000 MW工况下，锅炉空气预热器出口排烟温度及汽机侧低加水侧运行参数，确定低温省煤器凝结水取水方案：凝结水从#8低加入口和#7低加出口主凝结水管分别取凝结水，混合后进入低温省煤器，吸热升温后再进入#7低加出口主凝结水管，从而实现热量的回收利用。低温省煤器凝结水取水方案如图2所示。

图2 低温省煤器凝结水取水方案

4 加装低温省煤器热经济性分析

莱州公司低温省煤器凝结水取水方案中，#7低加出口取水目的是与#8低加入口凝结水混合调节低温省煤器入口凝结水温度，因此，取水方案可看作#8低加入口取部分凝结水与低温省煤器并列布置。低温省煤器并联系统如图3所示。

图3 低温省煤器并联系统

低温省煤器并联系统从低加No.x入口分流部分凝结水Dd流经低温省煤器，吸收排烟余热被加热升温后返回汽轮机回热系统，在低加No.(m-1)的出口处与主凝结水相汇合。从凝结水流系统看，低温省煤器与No.x至No.(m-1)低加成并联运行方式。

经过低温省煤器的凝结水量Dd相对于1 kg新蒸汽的份额为

(1)

式中：α为份额，%；Dd为经过低温省煤器的凝结水量，kg/s；D为主蒸汽流量，kg/s。

外观设计单独立法论 ................................................张 鹏 06.45

依据等效热降原理[3]，份额αd的凝结水从低加No.x入口引出热系统，从低加No.(m-1)的出口进入热系统，整个系统获得的实际做功收益为

(2)

低温省煤器将机组热经济性提高相对量

(3)

式中：H为新蒸汽等效焓降，kJ/kg；ηi为发电机组效率提高的相对值。

新蒸汽的等效焓降

(4)

式中：ηb为锅炉试验效率，%；d为机组汽耗率，kg/(kW·h)。

发电机组效率提高的相对值

(5)

发电机组热耗率降低相对值

Δq=qΔηi，

(6)

式中：q为机组热耗率，kJ/(kW·h)。

机组发电标准煤耗降低量

(7)

式中：ηg为管道效率，%。

机组全年煤耗降低量

ΔB=ΔbPn×10-6，

(8)

式中：P为发电机组额定功率，kW；n为机组在额定功率年工作小时数。

1 000，750 MW工况下汽轮机低加经济性数据见表2。

表2 1 000，750 MW工况下低加经济性数据

莱州公司#1机组加装低温省煤器后，1 000，750 MW工况的机组经济性数据见表3。

表3 1 000，750 MW工况加装低温省煤器经济数据

5 结论

(1)莱州公司低温省煤器布置在静电除尘器入口烟道上，既降低了电除尘器入口烟气温度，提高了电除尘器除尘性能，同时充分吸收排烟余热，提高机组热经济性，位置布置方案具有现实指导意义。

(2)考虑到受热面低温腐蚀，低温省煤器凝结水取水方案、分水流量系数需经过优化选择设计，保证低温省煤器出口烟温维持在(90±2 ℃)。

(3)机组加装低温省煤器后，1 000，750 MW工况下利用等效焓降法进行热经济性分析，年节省标准煤量分别为2 515/2 393 t，去除热媒循环泵电耗，年节约成本分别为17.66/12.39万元，提高了机组运行的热经济性。