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低温省煤器节能改造分析

【摘 要】近几年,随着环境的日益恶化,节能减排作为一项重要国策深入到每一个生产行业。国内燃煤电厂也为这一目标做了各种各样的改造,增加低温省煤器是被广泛应用的节能措施。本文通过对某厂超临界600MW机组低温省煤器的改造进行分析,阐明在燃煤锅炉加装低温省煤器是节能减排的有效措施。

【关键词】排烟温度 低温省煤器 节能
1.前言
在火力发电机组中,影响机组效率的因素众多,其中,锅炉排烟温度过高一直是电厂需要攻克的难题之一。据不完全统计,每年仅锅炉排烟温度过高所造成的能源损失十分客观。在锅炉的热损失中主要是排烟热损失,这一项占到了锅炉总热损失的70%-80%。随着锅炉排烟温度的升高,将直接影响锅炉的热效率,造成机组整体的发电煤耗增加。根据相关计算,锅炉的排烟温度每上升10℃,锅炉的热效率将会降低0.5%-0.7%,导致机组整体的发电煤耗增加1.7-2.2g/kWh。 

综合上述分析可以看出,降低锅炉的排烟温度可以有效节约能源,大幅降低火力发电机组的煤耗。实践中以降低排烟温度为目的的锅炉技术改造项目较多,但由于大多数电厂尾部烟道空间太小,防磨、防腐要求较高,引风机的压头裕量不大等实际情况,为了降低排烟温度,减少排烟损失,提高电厂的运行经济性,可考虑在烟道上加装低温省煤器。

2.国内某600MW机组加装低温省煤器案例

2.1低温省煤器系统简介

图片
 由于低温省煤器传热温差低,换热面积大,占用空间较大,因此加装低温省煤器要充分考虑现场布置位置,综合各种因素考虑,该厂低温省煤器布置在引风机出口管道上,如图1示。这样的优点在于:1)低温省煤器后的烟温降低,体积流量减小,可减小烟道断面,并可降低引风机运行电耗;2)低压省煤器布置在低含尘段,不易堵灰;3)对除尘器的设计及运行无影响。存在的问题在于:1)阻力件增加,增大了引风机的扬程;2)凝结水管道较长。

水侧热力系统如图2所示,循环水取自凝结水的低加系统,与低加系统并联或者串联。取水点在#8低加进口和#7低加的出口,2路水汇合后做为低加的进水,凝结水加热后返回到#6低加的进口.如图1所示。正常运行时,低温省煤器串联进入主凝结水系统;同时为了保证脱硫系统需要,控制排烟温度不得低于90℃,在低温省煤入口加装温度器调阀,通过控制低温省煤器温度不高于80℃。考虑了低温省煤器主回路和减温水回路后的热力系统后,整体的低温省煤器在整个热力回路中采用的为串并联方式。这种方式布置的优点在于:运行方式较为灵活,可满足各种不同的运行工况,调节方式较多。缺点在于:管路较为复杂,投资及维护成本大。

图片2. 2低温省煤器经济性分析

在节能理论中,我们增设低压省煤器后,大量烟气余热进入回热系统,这是在没有增加锅炉燃料量的前提下,获得的额外热量,它以一定的效率转变为电功, 这个新增功量是吸收锅炉外排的废热,所以是纯收益。理论上,机组经济性无例外都是提高的。

采用等效热降法进行热经济性分析。将低压省煤器回收的排烟余热作为纯热量输入系统,而锅炉产生1kg 新汽的能耗不变。在这个前提下,热系统所有排挤抽汽所增发的功率,都将使汽轮机的效率提高。因为该厂低温省煤器为串并联热力系统,所以在进行节能分析时按照串、并联两种情况进行分析计算,然后进行叠加,再计算总的收益。

新蒸汽流量D0=1742T/h     新蒸汽的等效焓降H0=1289.34 kj/kg

排挤抽汽引起的再热器吸热量变化为:Δqrh=285.6kj/kg

根据等效热降法则计算各加热器相关数据见表1:图片

2.2.1 低温省煤器并联情况的经济性分析

将原热力系统进行简化,得出低温省煤器并联情况热力系统如图3 所示。

图片
并联的热力回路为低温省煤器减温水回路,减温水量D1 为凝结水泵出口流量与进入#8 低压加热器的流量之差。

D11= 凝结水泵出口流量- 进入#8 低压加热器的流量=1400-950=450 T/h

低温省煤器减温水流量系数d11=D11/D0=0.26

给水在低温省煤器中得吸热量q11=200.88 kj/kg

根据等效热降法则计算得出:

低温省煤器并联情况下排挤抽汽所引起的等效焓降增量ΔH11=18.57 kj/kg

2.2.2 低温省煤器串联情况的经济性分析

将原热力系统进行简化,得出低温省煤器串联情况热力系统如图4 所示。

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串联的热力回路为低温省煤器主回路,低温省煤器流量为进入#8 低压加热器的流量D12=950 T/h

低温省煤器减温水流量系数d12=D12/D0=0.55

给水在低温省煤器中得吸热量q12=37.79 kj/kg

根据等效热降法则计算得出:

低温省煤器并联情况下排挤抽汽所引起的等效焓降增量

ΔH12=4.12 kj/kg

2.3 低温省煤器总体的经济性分析

低温省煤器排挤抽汽所引起的等效焓降增量串、并联情况的叠加:

ΔH=4012 kj/kg+18.57 kj/kg=22.69 kj/kg

则因低温省煤器装置,使机组循环效率提高Δη=ΔH/(H0+ΔH)=1.73%

机组热耗q=7891 kj/kwh

则因低温省煤器装置,使机组热耗降低Δq=(ΔH×q)/(H0+ΔH)=136.45 kj/kwh

发电标煤耗下降Δb 按下式计算:

Δb=Δq /(ηb×ηg×29300)=(kg/kwh)=5.10 g/kwh

式中:ηb、ηg———锅炉效率取 92%、管道效率取 98%;

2.4低温省煤器实际运行情况

该厂低温省煤器自投运以来运行情况较为稳定,发电煤耗折合标煤下降约3.1g/kwh,效果较为明显。考虑到对脱硫系统的影响及对烟道的低温腐蚀,根据不同负荷下实验数据标明,通过改变低省入口水温,控制低省出口烟温在95℃左右较为合适。

2.5低温省煤器运行中存在的问题

2.4.1烟道及受热面低温腐蚀

研究表明, 在锅炉受热面中,沿烟气流程壁温逐渐降低,当受热面壁温降到酸露点时,硫酸蒸汽开始凝结,引起腐蚀,腐蚀速率随壁温变化如图5所示。该厂运行中金属壁温100℃左右,为了防止低温腐蚀,基管与翅片材质均为耐腐蚀的ND钢。省煤器四周及后部烟道布置有内护板,与热烟道组成烟气通道,内护板外敷设轻型保温层。但运行中仍有低温腐蚀现象。

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2.4.2受热面泄露

低温省煤器受热面由于处于尾部烟道低温腐蚀及高速磨损区, 泄漏几率高,对机组的安全运行危害大。尽管该厂低省设计时已经做了防磨防腐蚀的措施,但是自投运以来仍出现多次低省泄露事故,并且出现轻微泄露时较难判断,不能及时处理。针对这个问题,至今仍没有很好的解决办法。

3 结束语

低温省煤器改造在实际应用中节能效果显著,符合国家节能减排的政策。但低温省煤器技术对低温腐蚀、泄漏、积灰等问题尚未彻底解决。希望在以后的运行中能不断的总结经验,减少这类事故的发生。

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