自動(dòng)設(shè)定煙氣出口溫度改善余熱回收效率的方法

任李斌

浙江浙能嘉華發(fā)電有限公司

0 引言

我國(guó)現(xiàn)役燃煤機(jī)組排煙溫度普遍偏高，有關(guān)數(shù)據(jù)顯示一般維持在125～150 ℃之間，占鍋爐各項(xiàng)熱損失的50% 以上。鍋爐排煙熱損失相當(dāng)于鍋爐熱量的5%～8%，并且隨著排煙溫度每升高20 ℃，排煙熱損失增加0.6%～1.0%［1］。因此，鍋爐排煙溫度每降低15 ℃，可以提高鍋爐效率1%，這里面蘊(yùn)含著巨大的節(jié)能空間。

嘉華發(fā)電有限公司7 號(hào)機(jī)組通過(guò)改造，采取了利用煙氣余熱回收加熱凝結(jié)水的方法，實(shí)現(xiàn)了余熱回收的初步節(jié)能效果。

余熱回收改造后煙囪的排煙溫度一般控制在80～90 ℃左右，但是控制的溫度值需要操作員根據(jù)當(dāng)天的天氣和溫度情況進(jìn)行手動(dòng)設(shè)定，存在一定的滯后和難以判斷的情況。為了更好地根據(jù)實(shí)時(shí)環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)向等條件的變化，控制排煙溫度并能達(dá)到控白煙的效果，設(shè)計(jì)了一個(gè)出口煙溫自動(dòng)設(shè)定的邏輯，并經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行觀察達(dá)到了預(yù)期的效果。

1 余熱回收系統(tǒng)的主要設(shè)備

1.1 煙冷器

煙冷器又稱(chēng)低溫省煤器，為實(shí)現(xiàn)深度降低排煙溫度，利用煙冷器通過(guò)進(jìn)口煙氣和水相互換熱的方式來(lái)加熱管式GGH中的熱媒水。煙冷器另一個(gè)目的是為了讓煙氣溫度降低到靜電除塵器的要求，使得電除塵提高除塵效率，煙氣中的PM2.5降低到符合排放的指標(biāo)。

1.2 余熱回收水水換熱器

熱媒水通過(guò)管式GGH 熱媒水泵打循環(huán)，一方面經(jīng)過(guò)余熱回收水水換熱器讓管式GGH的熱媒水和8 號(hào)低加入口的凝結(jié)水進(jìn)行換熱，從而加熱凝結(jié)水，回收熱量，另一方面則可以減少低加蒸汽的抽氣量，從而提高燃煤鍋爐的熱效率。

1.3 管式GGH熱媒水蒸汽加熱器

管式GGH 熱媒水溫度直接影響出口凈煙氣溫度，為了保證煙氣出口溫度不能太低，還增加了一路管式GGH熱媒水蒸汽加熱器。

管式GGH 熱媒水蒸汽加熱器是通過(guò)輔助蒸汽和管式GGH的熱媒水進(jìn)行換熱從而達(dá)到加熱熱媒水的效果。

管式GGH 熱媒水加熱蒸汽調(diào)閥通過(guò)控制輔助蒸汽和管式GGH 熱媒水換熱的流量，從而保證凈煙氣的出口溫度。

1.4 管式GGH煙氣加熱器

如果出口煙溫過(guò)低，一是會(huì)造成煙氣抬升擴(kuò)散能力低，會(huì)在煙囪附近形成水霧污染環(huán)境，即煙流下洗；二是由于煙氣在霧點(diǎn)以下，會(huì)有酸滴從煙氣中凝結(jié)出來(lái)，即所謂的下雨，既污染環(huán)境，又會(huì)對(duì)設(shè)備造成低溫腐蝕。

管式GGH 煙氣加熱器通過(guò)熱媒水對(duì)出口煙氣進(jìn)行加熱，保證出口煙氣溫度在設(shè)定值以上，從而提高凈煙氣的抬升高度和擴(kuò)散能力，降低SO2、粉塵和NOX等污染物的落地濃度，減輕濕煙氣的冷凝現(xiàn)象，緩解對(duì)后續(xù)煙道的腐蝕，并消除凈煙氣煙囪冒白煙的現(xiàn)象。

1.5 各主要設(shè)備的流程

管式GGH 熱媒水通過(guò)熱媒水泵打循環(huán)，首先經(jīng)過(guò)煙冷器和對(duì)煙氣換熱，將煙氣溫度降低，再經(jīng)過(guò)余熱回收水水換熱器，對(duì)8 號(hào)低加出口的凝結(jié)水進(jìn)行加熱，達(dá)到余熱回收的目的，然后經(jīng)過(guò)管式GGH 熱媒水蒸汽加熱器（這是為了最后出口溫度太低，裝的保護(hù)回路），最后經(jīng)過(guò)煙氣加熱器，讓管式GGH 熱媒水加熱出口的煙氣溫度達(dá)到排放的要求。

2 出口煙氣溫度控制原理

2.1 余熱回收系統(tǒng)凝結(jié)水調(diào)閥

余熱回收系統(tǒng)凝結(jié)水調(diào)閥通過(guò)控制凝結(jié)水和管式GGH 熱媒水換熱的流量，從而控制凈煙氣的出口溫度。對(duì)排煙溫度控制是反作用，具體的控制邏輯如圖1所示。

圖1 余熱回收系統(tǒng)凝結(jié)水進(jìn)水調(diào)閥邏輯

設(shè)定值邏輯一路來(lái)自自動(dòng)設(shè)定，一路來(lái)自手動(dòng)設(shè)定，兩者可以通過(guò)自動(dòng)設(shè)定按鈕進(jìn)行切換，其中被動(dòng)對(duì)象為管式GGH 煙氣加熱器出口溫度選擇值。

2.2 管式GGH熱媒水加熱蒸汽調(diào)閥

管式GGH 熱媒水加熱蒸汽調(diào)閥通過(guò)控制輔助蒸汽和管式GGH 熱媒水換熱的流量，從而保證凈煙氣的出口溫度。對(duì)排煙溫度控制是正作用，具體的控制邏輯如圖2所示。

設(shè)定值邏輯也是一路來(lái)自自動(dòng)設(shè)定，一路來(lái)自手動(dòng)設(shè)定，兩者可以通過(guò)自動(dòng)設(shè)定按鈕進(jìn)行切換，其中被動(dòng)對(duì)象為管式GGH煙氣加熱器出口溫度選擇值。

兩個(gè)調(diào)閥都是控制管式GGH 煙氣加熱器出口溫度，設(shè)定值和被控對(duì)象都相同，所以在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)調(diào)節(jié)耦合。

2.3 調(diào)節(jié)耦合

由于余熱回收系統(tǒng)凝結(jié)水調(diào)閥和管式GGH 熱媒水加熱蒸汽調(diào)閥的控制對(duì)象都是凈煙氣的出口溫度，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)調(diào)閥相互耦合的現(xiàn)象。

出口煙溫在設(shè)定值附近波動(dòng)時(shí)，兩個(gè)調(diào)閥會(huì)互相造成擾動(dòng)，從而影響調(diào)節(jié)品質(zhì)。為了消除這種擾動(dòng)，對(duì)兩個(gè)調(diào)閥進(jìn)行解耦，將設(shè)定值進(jìn)行修正。余熱回收系統(tǒng)凝結(jié)水調(diào)閥設(shè)定值為出口煙氣須控制的正常數(shù)值，管式GGH 熱媒水加熱蒸汽調(diào)閥的設(shè)定值為：

管式GGH 熱媒水加熱蒸汽調(diào)閥設(shè)定值=出口煙溫設(shè)定值-1

目前，從運(yùn)行情況來(lái)看兩個(gè)調(diào)閥調(diào)節(jié)作用正常。

3 出口煙氣溫度設(shè)定值自動(dòng)設(shè)定

3.1 出口煙氣溫度設(shè)定值的要求

為了增強(qiáng)余熱回收的效率，在不影響煙氣排放的前提下，達(dá)到煙囪控白煙的效果，操作員需要手動(dòng)頻繁設(shè)定煙氣出口溫度。由于晝夜四季的溫度、濕度都不同，操作員很難對(duì)設(shè)定值進(jìn)行精確的設(shè)定，因而有時(shí)煙囪排放的溫度和效果達(dá)不到預(yù)期。

為了能夠精確地隨著環(huán)境變化設(shè)定出口煙氣溫度，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)根據(jù)不同季節(jié)、不同時(shí)間來(lái)具體調(diào)節(jié)它的出口溫度的邏輯，從而進(jìn)一步加強(qiáng)余熱回收效率。

3.2 出口煙氣溫度計(jì)算公式

具體的7 號(hào)爐煙氣加熱器出口煙溫設(shè)定值自動(dòng)計(jì)算公式為：

其中

1）T_70、T_63、t_40、t_0 均為可設(shè)值，可由操作員設(shè)定，默認(rèn)值分別為70、63、40、0。

WS為風(fēng)力檢測(cè)值，由風(fēng)力檢測(cè)儀處直接讀取，單位：m/s。

3.3 出口煙氣溫度自動(dòng)設(shè)定邏輯

具體的OVTION邏輯搭建如圖3所示。

自動(dòng)溫度設(shè)定和手動(dòng)設(shè)定做了一個(gè)切換按鈕，以防在自動(dòng)設(shè)定邏輯出問(wèn)題了保留手動(dòng)設(shè)定回路。自動(dòng)設(shè)定邏輯到目前為止運(yùn)行正常。

4 自動(dòng)設(shè)定運(yùn)行效果對(duì)比

4.1 2019年運(yùn)行效果

出口煙溫自動(dòng)設(shè)定改造前，7 號(hào)機(jī)組的排煙溫度平均，如表1。

圖3 出口煙氣溫度自動(dòng)設(shè)定邏輯

表1 2019年出口煙氣溫度記錄情況

從2019 年全年運(yùn)行情況看，出口煙氣排放的平均溫度在81.2 ℃左右，總體的排煙溫度控制還算比較合理，每個(gè)季節(jié)的控制溫度有所差異，實(shí)際觀察的總體的白煙控制情況較為一般。

4.2 2020年優(yōu)化后的運(yùn)行效果

出口煙溫自動(dòng)設(shè)定改造后7號(hào)機(jī)組的排煙溫度平均，如表2。

表2 2020年1-6月出口煙氣溫度記錄情況

從2020 年1-6月的運(yùn)行情況看，出口煙氣排放的平均溫度為77 ℃左右，在投入自動(dòng)設(shè)定出口煙氣溫度的情況下，控制的排煙溫度更低，實(shí)際觀察出口白煙控制效果也有明顯的改善。

從改造前后的兩張表中可以看出，改造后投入排煙溫度自動(dòng)設(shè)定的實(shí)際排煙溫度明顯比改造前的低。從煙囪的白煙控制情況看，也基本達(dá)到了排放的要求。

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)嘉華發(fā)電有限公司7號(hào)機(jī)組的出口煙溫自動(dòng)設(shè)定改造進(jìn)行了分析，一方面充分利用了煙氣的余熱進(jìn)行加熱凝結(jié)水，達(dá)到了節(jié)能的目的；另一方面有效實(shí)時(shí)地控制煙囪的白煙排放，使煙氣的排放更為順暢，對(duì)設(shè)備的保護(hù)也起到了一定的作用，最終達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的目的。