超超臨界機(jī)組低溫省煤器布置方案及改造分析

禹振國，龍沖云，鐘 強(qiáng)

(華能湖南岳陽發(fā)電有限責(zé)任公司，湖南 岳陽 414002)

超超臨界機(jī)組低溫省煤器布置方案及改造分析

禹振國，龍沖云，鐘 強(qiáng)

(華能湖南岳陽發(fā)電有限責(zé)任公司，湖南 岳陽 414002)

針對某電廠超超臨界直流鍋爐電除塵效率不達(dá)標(biāo)且排煙溫度高于設(shè)計(jì)值的現(xiàn)狀，提出采用在電除塵器進(jìn)口布置低溫省煤器的改造方案，以回收利用煙氣余熱加熱凝結(jié)水。改造實(shí)施后，脫硫塔出口煙塵含量為6.1 mg/m3，機(jī)組發(fā)電煤耗下降了1.56 g/kWh，取得了良好的改造效果。

低溫省煤器；超低排放；鍋爐效率

0 引言

某電廠6號(hào)鍋爐為哈爾濱鍋爐廠制造的超超臨界變壓運(yùn)行直流鍋爐，型號(hào)為HG-1795/26．15-PM4，采用П型布置、單爐膛、水平濃淡燃燒器、低NOX分級(jí)送風(fēng)燃燒系統(tǒng)、墻式切圓燃燒方式。鍋爐采用平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)，爐膛采用內(nèi)螺紋管垂直上升膜式水冷壁、帶再循環(huán)泵的啟動(dòng)系統(tǒng)。

設(shè)計(jì)煤種采用鄭州貧煤、潞安貧煤和平頂山煙煤的混煤，按照70 %∶15 %∶15 %的配比；校核煤種1采用鄭州貧煤；校核煤種2采用鄭州貧煤和平頂山煙煤的混煤，按照50 %∶50 %的配比。

1 6號(hào)鍋爐設(shè)置低溫省煤器的原因

1.1 煙塵排放濃度不達(dá)標(biāo)

2014年9月，國家發(fā)改委、環(huán)保部、能源局聯(lián)合發(fā)文《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014—2020年)》，規(guī)定在基準(zhǔn)氧含量6 %的條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10 mg/m3，35 mg/m3，50 mg/m3。

根據(jù)國家要求，該電廠為了將6號(hào)機(jī)組打造成超低排放機(jī)組，安排了電除塵器效率摸底試驗(yàn)。在試驗(yàn)期間，因使用的煤種屬于較好煤種，灰分較低、硫分較高，有利于電除塵器的高效運(yùn)行。機(jī)組正常投運(yùn)時(shí)，除塵效率約99．70 %，低于設(shè)計(jì)效率保證值99．76 %；實(shí)測電除塵器平均出口煙塵排放濃度為64．8 mg/m3，煙囪出口煙塵排放濃度為18．8 mg/m3，高于最低排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 鍋爐排煙熱損失超設(shè)計(jì)值

6號(hào)鍋爐在綜合升級(jí)改造前進(jìn)行了鍋爐性能試驗(yàn)，試驗(yàn)報(bào)告指出修正后的鍋爐熱效率平均值為92．33 %，低于設(shè)計(jì)保證值92．60 %。引起鍋爐熱效率低的主要原因是：鍋爐實(shí)際摻燒煤種與設(shè)計(jì)煤種偏差大，排煙溫度高達(dá)150 ℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值127 ℃，鍋爐實(shí)際排煙熱損失比設(shè)計(jì)值大。

2 低溫省煤器的作用及布置方案

2.1 低溫省煤器的作用

加裝低溫省煤器可提高電除塵器效率，其原理是：通過加裝低溫省煤器(主要采用汽機(jī)冷凝水與熱煙氣通過換熱器進(jìn)行熱交換，使得汽機(jī)冷凝水得到額外的熱量，以減小汽機(jī)冷凝水回路系統(tǒng)中低壓加熱器的抽汽量)，使進(jìn)入電除塵器的煙氣溫度由常溫(120—150 ℃)下降到低溫(90—100 ℃，一般控制在酸露點(diǎn)以上)。由于排煙溫度下降，粉塵比電阻也下降(見表1)，煙塵更易荷電和收集；由于煙氣溫度下降，進(jìn)入電除塵器的容積煙氣量相應(yīng)減少，煙氣流速降低，有利于提高電除塵效率；同時(shí)由于容積煙氣量減少，吸風(fēng)機(jī)的電耗也相應(yīng)降低。

2.2 布置方式

低溫省煤器常見的布置方式有3種：

(1) 布置在電除塵器進(jìn)口；

(2) 布置在脫硫吸收塔進(jìn)口；

(3) 按2級(jí)串聯(lián)布置，即將低溫省煤器分為2級(jí)，第1級(jí)布置在除塵器進(jìn)口，第2級(jí)布置在吸收塔進(jìn)口。

表1 粉塵比電阻 Ω·cm

考慮到方式(2)不能提高電除塵的效率，方式(3)系統(tǒng)較復(fù)雜，且凝結(jié)水系統(tǒng)改造工程量大、成本較高。經(jīng)綜合考慮，選用方式(1)，低溫省煤器系統(tǒng)流程如圖1所示。

低溫省煤器安裝于電除塵器進(jìn)口喇叭前煙道內(nèi)，1臺(tái)爐共4套，分A，B兩側(cè)對稱布置。低溫省煤器水側(cè)與原低加系統(tǒng)并聯(lián)，即從大機(jī)軸封加熱器出口(8號(hào)低加入口)引出機(jī)組部分凝結(jié)水，通過2臺(tái)增壓泵(1臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用)，分別送入電除塵前的4臺(tái)低溫省煤器，經(jīng)其加熱的凝結(jié)水再返回至低加系統(tǒng)。

2.3 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

(1) 為確保煙氣溫度從150 ℃降至(90±1)℃，流經(jīng)該系統(tǒng)的平均煙氣流速應(yīng)小于9 m/s。

(2) 低溫省煤器采用順列管排，工質(zhì)逆流布置方式。根據(jù)低溫省煤器結(jié)構(gòu)，對電除塵入口煙道進(jìn)行改造，采取措施減少換熱管外煙氣流阻，使煙氣流阻控制在引風(fēng)機(jī)要求范圍內(nèi)(不超過350 Pa)，不影響引風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行。

(3) 控制換熱管內(nèi)的凝結(jié)水壓力損失＜0．3 MPa，則凝結(jié)水泵不需要增壓改造。

(4) 采用耐磨、耐腐蝕材料，以滿足抗磨損、抗腐蝕的需求，保證低溫省煤器的使用壽命不低于20年。換熱管壁厚不小于5 mm，換熱器熱端管板采用20G、冷端管板采用ND鋼。低溫省煤器易磨損部位及導(dǎo)流、均流板，應(yīng)采取防磨措施；換熱管排入口處，應(yīng)增設(shè)2排假管防腐。

3 效果分析

2015年，6號(hào)鍋爐低溫省煤器布置工程完成后，6號(hào)機(jī)組經(jīng)開機(jī)1次成功。在機(jī)組滿負(fù)荷工況下，低溫省煤器入口煙氣溫度144 ℃，出口煙氣溫度90 ℃，煙氣流阻200 Pa；低溫省煤器入口凝結(jié)水溫度71 ℃，出口溫度93 ℃，凝結(jié)水壓力損失0．2 MPa；電除塵器出口煙塵濃度下降為17．7 mg/m3，脫硫塔出口煙塵含量6．1 mg/m3，低于超低排放標(biāo)準(zhǔn)，每年可減少粉塵排放量約330 t，節(jié)省煙塵排污費(fèi)約12萬元。

圖1 低溫省煤器系統(tǒng)流程

6號(hào)鍋爐大修和低溫省煤器布置工程完成后，鍋爐效率提高到92．78 %；600 MW工況下，低溫省煤器退出時(shí)熱耗修正值為7 588．13 kJ/kWh，低溫省煤器投入時(shí)平均熱耗修正值為7 546．2 kJ/kWh，約降低了42 kJ/kWh，降低機(jī)組發(fā)電煤耗約1．56 g/kWh (見表2)。按機(jī)組年利用小時(shí)5 000 h、標(biāo)煤單價(jià)600元/t計(jì)算，改造后可節(jié)約標(biāo)煤4 673 t/年，節(jié)省燃料費(fèi)約280萬元/年。脫硫吸收塔入口煙溫降至90 ℃，節(jié)約脫硫系統(tǒng)的工藝水耗量23 t/h，節(jié)約用水9．5萬t/年。

表2 6號(hào)鍋爐低溫省煤器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析(管道效率按99 %計(jì))

4 結(jié)束語

該電廠采用將低溫省煤器布置在電除塵器進(jìn)口的布置方案，回收利用煙氣余熱加熱凝結(jié)水。布置工程實(shí)施后，脫硫塔出口煙塵含量為6．1 mg/m3，機(jī)組發(fā)電煤耗下降1．56 g/kWh。另外，還采取了低氮燃燒改造、脫硫擴(kuò)容改造等綜合措施，6號(hào)鍋爐煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度符合不高于10 mg/m3，35 mg/m3，50 mg/m3的標(biāo)準(zhǔn)。2015年12月，經(jīng)湖南省環(huán)保廳確認(rèn)，該電廠6號(hào)機(jī)組成為湖南省第1臺(tái)達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)的燃煤機(jī)組，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 馬金祥，陳 軍．低溫省煤器在火力發(fā)電廠中的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]．華電技術(shù)，2016，38(7)：15-19．

2 閆 斌．1 000 MW超超臨界空冷火電機(jī)組低溫省煤器系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化[D]．北京：華北電力大學(xué)，2014．

3 趙林松，李 明，趙彥芬，等．某熱電廠鍋爐內(nèi)20G省煤器管子泄漏事故分析[J]．電力安全技術(shù)，2013，15(11)：34-36．

2016-09-12；

2016-12-09。

禹振國(1981—)，男，工程師，主要從事火電廠集控運(yùn)行和節(jié)能監(jiān)督工作，email：zgszqkw@163．com。

龍沖云(1969—)，男，專工，主要從事鍋爐設(shè)備技術(shù)管理工作。

鐘 強(qiáng)(1981—)，男，工程師，主要從事鍋爐設(shè)備技術(shù)管理和技術(shù)改造工作。