国电石横发电厂4号炉低压省煤器的应用与节能分析

李学伟

(国电科学技术研究院北京分院，北京 100081)

国电石横发电厂4号炉低压省煤器的应用与节能分析

李学伟

(国电科学技术研究院北京分院，北京 100081)

国电石横发电厂从锅炉运行实际情况出发，对4号炉低压省煤器进行了应用改造，结合其他电厂锅炉低压省煤器的运行经验，制定了4号炉低压省煤器改造后的实际运行调节措施，降低了锅炉排烟温度，保证了锅炉投运低压省煤器后的安全经济运行，同时对其节能效果进行了分析。

低压省煤器;应用;运行调节;节能分析

0 引言

国电石横发电厂4号机组存在锅炉排烟温度偏高，平均达145℃，超出设计值近15℃，最高时达155℃，严重影响了机组的经济性，同时如果锅炉排烟温度不受控制地偏高，还会进一步威胁到脱硫装置的安全运行。

目前国内同类型机组的排烟温度大致在135～140℃之间，有的甚至低于130℃。由于锅炉排烟温度是影响机组供电煤耗的主要指标，因而排烟温度高低已成为衡量锅炉运行水平的重要标志。该厂4号炉排烟温度偏高已严重影响该厂的经济指标，必须尽快进行治理。

1 4号炉设备规范

4号炉是上海锅炉厂制造的1025 t/h亚临界中间再热控制循环汽包炉，设计煤种为肥城烟煤，现运行煤种为混煤，采用燃烧器四角布置直吹式燃烧系统。锅炉尾部受热面出口通过转向烟道，再分成2个水平直烟道接至静电除尘器，锅炉设计排烟温度为132.8℃，锅炉设计效率91.66%，燃料消耗量为137.3 t/h(BMCR)。

2 4号炉低压省煤器改造的必要性

降低锅炉排烟温度改造方法有多种，常用的方法如改造高压省煤器、改造空气预热器等，但以上改造会受到其他条件的限制或对锅炉系统造成负面影响。如改造高压省煤器会受到水温欠焓、省煤器布置空间的限制，改造后有可能影响省煤器的安全性，并使空气预热器出口热一二次风温度降低，从而影响到锅炉的点火燃烧系统的安全运行。经过调研，结合其他电厂的经验决定使用低压省煤器技术解决4号炉排烟温度过高的问题。

2.1 低压省煤器系统节能原理简介

低压省煤器是利用锅炉排烟余热，节约能源的有效措施之一。低压省煤器装在锅炉尾部，结构与一般省煤器相仿。低压省煤器与主回水成并联布置，其进口水取自汽轮机的低压回热系统，低压省煤器的过水量、入口水温均可在运行中调节。进入低压省煤器的凝结水吸收锅炉排烟热量后，在除氧器入口与主凝结水汇合。这种热力系统，低压省煤器的给水跨过若干级加热器，利用级间压降克服低压省煤器本体及连接管路的流阻，不必增设水泵，提高了运行可靠性，同时也自然地实现了排烟余热的梯级利用。

一般认为，把烟气余热输入回热系统中会减少部分抽汽，增加了汽轮机的冷源损失，导致热力循环效率降低，并且减少的部分抽汽会增加凝汽器的排汽使汽轮机真空有所降低。实际上，增设低压省煤器后，大量烟气余热进入回热系统，由于汽轮机低加回热系统从外部额外获取了这部分热量，新增了一定的做功能力，这个新增的额外热功远大于因减少抽汽和汽轮机真空微降所引起的热功损失，所以在某种程度上提高了机组的经济性。

2.2 4号炉低压省煤器系统介绍

4号炉低压省煤器的热力系统如图1所示。低压省煤器与主回水成并联布置，其进口水取自6、7号低压加热器出口，设计特定的进水方式与电调阀配合，可实现低压省煤器进水量的切换与调整。进入低压省煤器的凝结水吸收排烟热量后，在除氧器入口与主凝结水汇合。

图1 石横发电厂4号炉低压省煤器热系统示意

低压省煤器的总体布置采用了双烟道错列管排逆流布置。低压省煤器本体以锅炉对称中心为界，分甲、乙两侧分别安装于引风机后的两个水平烟道内，其蛇行管屏吊挂在管箱顶部的小横梁上，小横梁两端通过大横梁将重量传至立柱上。烟气从引风机出口烟道上行，进入两个改造后的横置水平连通烟道，从前向后水平冲刷省煤器蛇形管束;由凝结水系统流来的低压加热器主凝结水，经布置在烟气进口上方的低压省煤器入口集箱进入低压省煤器，经蛇形管排流入布置于烟气出口上方的出口集箱，经一凝结水母管汇集后，返回除氧器。返回点设置在5号低加出口的主凝结水管道。由于实现了介质、烟气的逆向流动，一面可大大提高低压省煤器的传热系数，解决布置危机;另一方面，可使排烟温度的降低不受介质出口水温的限制，最大限度地降低其出口至脱硫系统的烟温，保证了脱硫系统的安全经济运行。

2.3 效果分析

通过以上分析4号炉采用低压省煤器可实现以下效果:

(1)可以实现4号炉排烟温度的大幅度降低。根据已经投运的低压省煤器的运行经验，最低可以降低排烟温度15℃，最高可以降低30℃甚至更高。这个优点是其他任何降低排烟温度的方法都不可能实现的，同时有利于4号炉脱硫装置的安全可靠运行以及脱硫效率的提高。

(2)对于4号炉燃烧和传热不会产生任何不利影响。由于低压省煤器布置于锅炉的最后一级受热面(下级空预器)的后面，因此，它的传热对于锅炉的一切受热面的传热均不发生影响，既不会降低入炉热风温度而影响锅炉燃烧，也不会使空气预热器的传热量减少，从而反弹排烟温度的降低效果。

(3)使4号炉具有良好的煤种和季节适应性。4号炉低压省煤器出口烟气温度可以根据季节和煤质进行调节，能实现节约煤耗和防止低温腐蚀的综合要求。

3 4号炉低压省煤器的运行规定

正常运行时，维持低压省煤器入口水温在不低于设计值(90℃)，以确保低压省煤器的工作安全。通过调节低压省煤器的过水流量，调整低压省煤器出口烟温，低压省煤器设计出口烟温为132℃，一般情况下不宜低于130℃，以防止低压省煤器后烟道等发生低温腐蚀;为减少排烟热损失，在低压省煤器出口烟温度不低于130℃的情况下，可尽量压低低压省煤器出口烟温。

表1 低压省煤器进口烟温与出口烟温对应关系 ℃

低压省煤器的进水温度应相对稳定，正常运行时不宜随意变动，只有当燃煤的硫分有较大变化时，才作适当调整。当运行煤种的硫分增大时，应相应提高低压省煤器进水温度。

表2 进口水温与燃煤硫分、出口烟温关系

4 4号炉低压省煤器系统的运行调整

4.1 系统组态及调节说明

(1)本系统不要求精确调整，调节阀不投自动;

(2)本系统调节功能主要由调节阀1(7号低加出口)和调节阀2(6号低加出口)完成，其中调节阀1为主调节阀。调节阀2为辅助调节阀，入口水温低于90℃时，可以略开调节阀2提升水温至90℃以上;

(3)流量的调节以调节阀1为主，当开大调节阀1导致水温低于90℃时，可以利用调节阀2来调节水温;

(4)截止阀8为母管节流阀，调试完毕后固定开度，正常运行不参与调整;

(5)截止阀1、2、7由于隔断低压省煤器系统，正常运行不参与调整;

(6)截止阀3、4、5、6用于省煤器泄漏时单侧解列，正常运行不参与调整;

(7)排烟温度调整下限为130℃，低于此温度应减少低压省煤器水量，调整至温度高于130℃。

4.2 低压省煤器的解列

如果经关小低压省煤器进水门进行开度调整后，低压省煤器出口烟温仍低于130℃，或者系统发生泄漏时此时应解列低压省煤器，则进行以下操作:

(1)缓慢关闭7号低加和6号低加至低压省煤器出口电动调节门(2路)，直至全关;

(2)缓慢关闭7号低加和6号低加至低压省煤器出口截止阀(2路)，直至全关;

(3)缓慢关闭低压省煤器回水管截止阀，直至全关;

(4)缓慢开启低压省煤器联箱甲、乙侧进回水联箱空气门，系统泄压至大气压力;

(5)开启低压省煤器甲、乙两侧进回水联箱、供回水管疏水放水。

5 4号炉低压省煤器的节能分析

5.1 热力试验数据统计

为了更精确的计算出低压省煤器投运后的的节能效果，我们于2011年6月17日对号4号炉在300 MW负荷工况下，分别进行了投入和解列低压省煤器两个热力状态的热力试验，结果见表3、表4。

表3 4号机组试验期间原始数据(一)

表4 4号机组试验期间原始数据(二)

5.2 4号炉低压省煤器的节能效果分析

根据试验数据，我们依据以下公式进行了主凝结水流量、给水流量、至蒸汽流量、冷再热流量、再热蒸汽流量及热耗率、汽耗率、煤耗率计算。

5.2.1 流量

试验计算以实测除氧器入口凝结水流量为依据，通过对高压加热器和除氧器的热平衡和流量平衡计算给水流量，再计入减温水流量给水泵密封水进水和回水流量和不明泄漏量等，求得主蒸汽流量，进一步求得再热蒸汽流量。

5.2.2 试验热耗率

式中:HR试验为试验热耗率，kJ/(kW·h);G1主蒸汽流量，t/h;G2再热蒸汽流量，t/h;G3高压缸排气流量，t/h;GA2为高压门杆一档漏气至再热管道流量，t/h;G4通过高压加热器的给水流量，t/h;G5、G6分别为过热减温水及再热减温水流量，t/h;hx为对应各流量的焓值，kJ/kg;P发电机功率，MW。

5.2.3 试验汽耗率

式中:d为试验汽耗率，kg/(kW·h)。5.2.4 机组发电煤耗率

式中:b为试验发电煤耗率，g/(kW·h);ηb为锅炉效率，%;ηp为管道效率，%。

主要计算结果汇总见表5。

表5 主要计算结果汇总

通过计算结果我们可以看出4号机组在300MW负荷工况下，投入低压省煤器后，汽轮机热耗率降了低35.4 kJ/(kW·h)，折合为发电煤耗率可降低1.2 g/(kW·h)，节能效果著显。

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Application and analysis of energy saving in Shiheng power plant No.4 boiler low pressure economizer

Based on the actual situation of Guodian Shiheng Power Plant boiler，the transform ation of No.4 boiler econom izer was adopted.Combined w ith the operation experience of other power p lant boiler econom izer，the measures were put forward w ith the actual operation o f No.4 boiler econom izer a fter the transformation of the regulation enacted.Through the application of the measures the temperature ofexhaustgas boilerwas reduced，the boiler safe and econom ic operation of low pressure econom izer was guaranteed，and the energy－saving effectwas analyzed briefly.

low pressure econom izer;application;operation regulation;energy saving analysis

TK223.3

:B

:1674－8069(2015)02－056－04

2014-12-22;

:2015-01-19

李学伟(1977-)，男，山东泰安人，工程师，主要从事电厂生产指标汇总与分析工作。E－mail:lxwlhm@163.com