#1機(jī)組余熱鍋爐排煙溫度高的原因分析

陳惟志

（上海申能臨港燃機(jī)發(fā)電有限公司，上海201306）

0 引言

余熱鍋爐是燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的重要組成部分。燃?xì)廨啓C(jī)透平排放出來(lái)的高溫?zé)煔饨?jīng)排氣擴(kuò)散段輸送至余熱鍋爐入口，再流經(jīng)各級(jí)過(guò)熱器、再熱器、蒸發(fā)器和省煤器進(jìn)行熱交換，最后經(jīng)煙囪排入大氣，實(shí)現(xiàn)了燃機(jī)排煙的高效利用。

燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的排煙溫度一般為80～95℃，煙氣溫度從高溫降到排煙溫度所釋放出的熱量用來(lái)使水變成蒸汽。鍋爐給水首先進(jìn)入省煤器，水在省煤器內(nèi)吸收熱量升溫到略低于汽包壓力下的飽和溫度進(jìn)入汽包。進(jìn)入汽包的水與汽包內(nèi)的飽和水混合后，沿汽包下方的下降管進(jìn)入蒸發(fā)器吸收熱量開(kāi)始產(chǎn)汽。

因此，一般情況下，余熱鍋爐的排煙溫度越低，說(shuō)明在鍋爐內(nèi)的換熱越充分，更多的熱量被各級(jí)換熱器吸收，反之則換熱不夠充分。然而，對(duì)于金屬材料來(lái)說(shuō)，還有一個(gè)被允許的最低溫度，當(dāng)水冷壁的表面溫度低于一定數(shù)值時(shí)會(huì)發(fā)生低溫結(jié)露腐蝕。為防止發(fā)生低溫腐蝕，通過(guò)給泵低壓抽頭抽出熱水，通過(guò)凝加再循環(huán)調(diào)門(mén)將凝加進(jìn)口水溫控制在40℃。

但是，通過(guò)對(duì)運(yùn)行參數(shù)的長(zhǎng)期觀察發(fā)現(xiàn)，在同樣負(fù)荷下，我廠(chǎng)#1機(jī)組煙囪的平均排煙溫度長(zhǎng)期高于#2機(jī)組，同樣負(fù)荷下，#1機(jī)的鍋爐排煙溫度平均比#2機(jī)的鍋爐排煙溫度高6℃左右。

1 原因分析

鍋爐排煙溫度高的原因主要有以下幾種：（1）給水溫度高；（2）透平排煙溫度存在差異；（3）某級(jí)換熱器冷卻效果差。

首先可以排除機(jī)組的給水溫度差異，因?yàn)槲覐S(chǎng)的給水溫度，即凝加進(jìn)口水溫，是通過(guò)凝加再循環(huán)調(diào)門(mén)控制的，通過(guò)凝加再循環(huán)調(diào)門(mén)開(kāi)到一定程度，將給泵低壓抽頭處143℃左右的水注入到凝加進(jìn)口，將凝加進(jìn)口的水溫控制在40℃。因此，給水溫度沒(méi)有任何差異。

對(duì)于燃機(jī)透平排煙溫度的偏差，在同一負(fù)荷下調(diào)取兩臺(tái)機(jī)組的排煙溫度進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)燃機(jī)透平的排煙溫度基本一致。因此，燃機(jī)排煙溫度偏差的因素可以排除。

通過(guò)排除法，可以確定，鍋爐某級(jí)受熱面確實(shí)存在換熱效果較差的情況。為了找出具體的受熱面，對(duì)兩臺(tái)機(jī)組13級(jí)受熱面的溫度差進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)雖然從高過(guò)三到凝加進(jìn)口的各級(jí)換熱器的溫度差均存在一定的偏差，但凝加進(jìn)出口的溫差最為明顯。從圖1中可以看出，從高過(guò)三至凝加出口，兩臺(tái)機(jī)組的溫度差只有1.5℃。也就是說(shuō)，凝加出口處，#1機(jī)組確實(shí)比#2機(jī)組高出1.5℃左右，但是這不能解釋為何兩臺(tái)機(jī)組存在6℃的排煙溫度差，說(shuō)明兩臺(tái)機(jī)組的凝加進(jìn)出口有4.5℃的溫度差異。

圖1 #1、#2爐末端排煙溫度對(duì)比

如此一來(lái)，是否可以判定#1爐凝加受熱面的換熱效果差呢？答案是否定的，因?yàn)槟邮軣崦鏈夭钚】梢允嵌喾矫嬉蛩卦斐傻?，如果?jīng)過(guò)#1爐凝加的工質(zhì)流量低，那么同樣把給水加熱到144℃所需的熱量就低，從而就會(huì)導(dǎo)致#1爐的排煙溫度高。那么，進(jìn)入凝加的流量是否一致呢？看圖2。

圖2 #1機(jī)組260 MW時(shí)的凝加參數(shù)

從圖2中可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，雖然可以看出凝加進(jìn)口流量基本一致，但是仍然無(wú)法得知進(jìn)入加熱器的工質(zhì)流量。因?yàn)椋釉傺h(huán)調(diào)門(mén)的開(kāi)度及凝加旁路調(diào)門(mén)的開(kāi)度不一樣。

這里要建立一個(gè)模型：在進(jìn)入凝結(jié)水加熱器工質(zhì)流量溫度、壓力一致的情況下，比較兩臺(tái)機(jī)組凝加出口處的傳熱端差，來(lái)比較傳熱效率。

從圖2中進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，凝加旁路調(diào)門(mén)不但影響進(jìn)入加熱器的流量，同時(shí)它還擔(dān)負(fù)著“凝加出口減溫水”的作用。這樣，得到的凝加出口的溫度是減溫后的溫度，不是真實(shí)的加熱器出口的水溫。因此，如果將#2機(jī)凝加旁路調(diào)門(mén)關(guān)閉，就能實(shí)現(xiàn)進(jìn)入凝加的水流量與#1機(jī)一致，且失去了“減溫水”的凝加出口水溫將體現(xiàn)出加熱后的真實(shí)溫度。

于是，將凝加旁路調(diào)門(mén)逐漸關(guān)閉后，發(fā)現(xiàn)凝加出口水溫開(kāi)始上升，直到149.2℃穩(wěn)定。

由此可得出一組數(shù)據(jù)，#1爐154℃的煙溫通過(guò)凝加受熱面后，將其中的工質(zhì)加熱到143℃；#2機(jī)153.5℃的煙溫將相同流量、相同壓力、相同初始溫度的工質(zhì)加熱到149.2℃。從兩個(gè)端差可以得出結(jié)論：#1機(jī)凝加模塊的傳熱效率明顯比#2機(jī)差。因此，經(jīng)過(guò)凝加模塊后，#1爐的煙溫下降幅度小，差值基本在4.5℃左右。

2 結(jié)論

本例中，通過(guò)對(duì)#1、#2機(jī)組排煙溫度的長(zhǎng)期記錄與觀察，發(fā)現(xiàn)#1爐煙囪排煙溫度長(zhǎng)期高于#2機(jī)組，且差值維持在6℃左右。在仔細(xì)研究各種影響因素后逐個(gè)進(jìn)行排除，最后找出凝加溫差為主因，并在進(jìn)一步深入分析運(yùn)行參數(shù)后建立了試驗(yàn)方案，調(diào)節(jié)各項(xiàng)參數(shù)一致后，發(fā)現(xiàn)了凝加出口的真實(shí)溫度，通過(guò)端差分析得出凝加換熱面效率的明顯區(qū)別。至此，就找到了導(dǎo)致#1機(jī)組排煙溫度高的原因。

3 建議

（1）對(duì)凝加進(jìn)入受熱面的工質(zhì)增加流量計(jì)；

（2）對(duì)凝加出口增加溫度變送器，可以直觀得出溫差；

（3）在不發(fā)生傳熱惡化的前提下，抬高機(jī)組凝加出口溫度，可以增加機(jī)組熱效率。

[1]上海申能臨港燃機(jī)發(fā)電有限公司管理制度[Z].

[2]上海申能臨港燃機(jī)發(fā)電有限公司汽機(jī)運(yùn)行規(guī)程[Z].

[3]上海申能臨港燃機(jī)發(fā)電有限公司余熱鍋爐運(yùn)行規(guī)程[Z].