300MW CFB锅炉尾部烟道增加低压省煤器运行技术分析.pdf

第 6期 2 0 1 4年 1 1月 锅炉制造 B0I LER MANUFACT URI NG No ． 6 NO V ． 2 0 1 4 3 0 0 MW C F B锅炉尾部烟道增加 低 压省煤器 运行技术分析 邓汉忠 云南大唐国际红河发电有限责任公司， 云南 开远 6 6 1 6 0 0 摘要 作为锅炉主要热损失的排烟热损失的大小直接决定了锅炉效率的大小， 降低排烟温度， 能有效地减少 排烟热损失， 从而提高锅炉效率。 关键词 锅炉效率； 排烟温度； 排烟热损失 中图分类号 T K1 2 4 文献标识码 A 文章编号 C N 2 31 2 4 9 2 0 1 4 0 6 0 0 1 4 0 3 Th e Te c h n i c a l An a l y s i s o f Th r o ug h I n c r e a s i n g t h e Lo w p r e s s ur e Ec o no mi z e r Op e r a t i o n i n 3 0 0 M W CFB Bo i l e r Fl u e Ab s t r a c t T h e b o i l e r e ffi c i e n c y i s i n fl ue n c e d b y wa s t e h e a t l o s s wh i c h i s t h e mo s t h e a t l o s s d i r e c t l y， we c a n e f f e c t i v e l y r e d u c e wa s t e h e a t l o s s a n d r a i s e t h e bo i l e r e ffi c i e n c y b y r e d u c i n g e x i t g a s t e mpe r a t ur e． Ke y wo r d s b o i l e r e f f i c i e n c y ； e x i t g a s t e mp e r a t u r e ； w a s t e h e a t l o s s 1 概 述 有重要意义。 锅炉设备 中的热 损失主要包括有 排烟热损 失 ， 散热损失 ， 未完全燃烧热损失 ， 排污热损失等。 其中排烟热损失占总损失 的4 0 ％ ～5 0 ％ ， 故减 少排烟热损失可 以充分地利用 锅炉燃料燃烧热 量。锅炉排烟热损失的大小主要取决于排烟温度 的高低和排烟处的烟气量 的大小。由此可 见 ， 在 锅炉负荷稳定 、 锅炉尾部烟气量一定的条件下 ， 排 烟温度越高 ， 锅炉效率越小。一般排烟温度每升 高 1 01 5℃ ， 锅炉效率会下降 l ％ 。所以， 降低 锅炉尾部烟道排烟温度 排烟温度保证高于酸露 点 ， 就能有效地提高锅炉效率。同时 ， 锅炉尾部 烟温降低后 ， 可以适 当提高除尘器电场 的运行 电 压 ， 提高电功率 的同时提高除尘效率 。云南大 唐红河发电公司 2号锅炉通过技术改造 ， 尾部烟 道增加低压省煤器运行 ， 回收利用部分热能 ， 能有 效降低尾部烟道烟温， 降低低加抽气量， 优化汽轮 机抽汽回热系统 ， 对于提升 2号机组的热经济性 2 增加低压 省煤器 运行 的可行 性分 析 云南大唐红河发 电公司 1 0 2 5 t ／ h 2号锅炉 为亚临界 、 一次 中间再热 、 单锅筒、 自然循环 、 平衡 通风的循环流化床 C F B 锅炉 ， 燃用褐煤。锅炉 设计排烟温度为 1 4 9。 【 ， 锅炉设计 效率 9 2 ． 8 ％。 在实 际 运 行 中 2号 锅 炉 排 烟 温 度 平 均 值 为 1 6 0℃ ， 最高温度达到了 1 6 7℃ ， 这是一个 比较高 的温度运行水平。排烟温度偏高不仅会导致锅炉 效率 下降， 另一方 面， 还会 影响到 电除尘器 的效 率。因此有必要采取措施来降低排烟温度。 由于该循环流化床锅炉在炉内已经经过 了脱 硫处理 ， 尾部烟气中的含硫量已经减少 ， 露点温度 较低 经现场测试 9 0℃不结露 ， 这样为深度 降 低排烟温度奠定 了基础 ， 所 以还是按照传统的煤 粉炉那样控制排烟温度 ， 也是不合理的。而现在 设计的循环流化床锅炉的排烟温度正是按照传统 收稿 日期 2 0 1 40 51 8 作者简介 邓汉忠 1 9 8 3一 ， 男， 广西钦州人， 助理工程师， 工学学士， 现从事3 0 0 M W C F B锅炉机组运行工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第6期 邓汉忠 3 0 0 M W C F B锅炉尾部烟道增加低压省煤器运行技术分析 1 5 煤粉炉来设定的 ， 从实际角度说 ， 有些偏高。 由此可见在降低排烟温度利用余热上还有很 大的空 间， 采 用低压 省煤器 后 ， 能降低 3 ． 1 5 k W h 左右的煤耗。同时 ， 电除尘人 口烟温变 得均匀以及烟温降低后 ， 还能够提高静 电电除尘 器的除尘效率。所以在环保越来越严格的情况 下 ， 锅炉尾部烟道增设低压省煤器系统后 ， 排烟温 度降低了能够有效的节能降耗 以及除尘器增效。 目前随着低压省煤器 的推广 ， 在锅炉尾部安 装低压省煤器 已经成为一种必然的趋势 。为了降 低锅炉排烟温度 ， 从而提高锅炉效率 ， 2号机组锅 炉尾部烟道增加低压省煤器运行后 ， 将会使 2号 机组每年多节省标煤 4 2 5 0多吨， 在烟温降低 的 同时还能提高除尘器除尘效率 ， 所 以大唐红河发 电公司 2号锅炉尾部烟道空预器后增加低压省煤 器对于锅炉的正常运行是大有裨益的。 3 低 压省煤器 系统介 绍 2 号锅炉低压省煤器冷却水来 自主机凝结水 系统 ， 额定工况工作压力 为 1 ． 5 MP a 。低 压省煤 器冷却水 凝结水 取 自} ≠ 8低压加热器进 口和} } 7 低压加热器 出口， 混合后进人尾部 烟道低压省煤 器 ， 经低压省煤器加热后返 回至} } 6低压加热器人 口。该机组增加低压省煤器后流程图见图一。 尾部烟道低压省煤器 图 1 2号机组增加低压省煤器后流程 图 该低压省煤器布置在空预器后 、 静电除尘器 前 ， 凝结水系统 的来水在低压省煤器 内与烟气逆 流交换热量 ， 在凝结水主管路上加装电动调节门， 调节低压省煤器系统流量 ， 用 以调整排烟温度 的 降低幅度。 当电厂采用炉外脱硫 时， 烟气的酸露点较高 ， 因此， 为提高低压省煤器系统的进 口水温 ， 设计了 再循环系统。低压省煤器冷却水 凝结水 由} } 7 低压加热器 出口接 出， 通过再循环水泵变频调节 再循环流量 ， 从而调节低压省煤器系统 的进 口水 温， 混合后进入低压省煤器 。 系统调节原理为 低省进水温度借助于拌 8低 加人 口调节 门开度来调节 ， 系统的流量可 以通过 主凝结水 管道 电调 门来 调节。当采用 炉外脱 硫 时， 低省进水温度借助于再循环系统来调节 。 在低压省煤器回水母管手动门前加装低压省 煤器凝结水系统冲洗放水管和化学取样管 ， 对管 道进行 冲洗和水质化验。 2号锅炉低压省煤器 在设计工况下 运行 ， 可 降低排烟温度 6 O℃。排烟温度 的调整是 可以通 过调节低压省煤器的进水温度和流量 ， 另一方面 ， 由于酸露点决定 了排烟温度的高低 ， 故排 烟温度 的调整并不是随意的， 进水温度 的调整也不能随 意 ， 进水温度与煤的含硫量是密切相关 的。低压 省煤器进水温度与 S O ，的对应关系见表 1 。 表 1 进水温度与 S 0 的对 应关系 s 0 2含量 mg ／ N m。 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 o o o 进水温度 ℃ ／6 5 I7 0 ／7 5 I7 8 ／8 3 4 增加低压省煤器运行后 出现的问 题 以及预 防措施 由于低压省煤器受热面布置在静 电除尘器前 烟道 ， 粉尘浓度高 ， 在运行过程中必然会出现受热 面积灰磨损问题 ， 此外经过低压省煤器后排烟温 度的大幅降低还会面临低温腐蚀、 影响静电除尘 器运行等一系列问题。 4 ． 1 对引风机出力的影响 经过计算 ， 在增加低压省煤器后 ， 一方面锅炉 在额定负荷下新增烟气总流阻 3 5 3 P a ， 这会增加 引风机 的 出力 ； 另 一 方 面 ， 由于 排 烟 温度 降 低 6 0 c c， 使得引风机人 口体积流量减少 1 3 ． 8 5 ％ ， 相 当于烟气流量减少了， 引风机出力也就减少了， 综 上所述 ， 增加低压省煤器运行后对引风机 出力 的 影响可 以忽略。 4 ． 2除尘器入口烟温降低后对静电除尘器的影响 根据机组运行煤种和炉内脱硫情况来看 ， 静 电除尘器入 口烟温高于酸露点温度 1 3 c c以上 ， 除 尘器不会出现腐蚀问题。除尘器人口烟温降低， 除尘器烟气体积流量下降， 飞灰比电阻下降， 电场 风速降低因而有利 于提高除尘 效率 ； 同时烟温降 低 ， 烟气粘滞性变小 ， 粉尘颗粒在烟气中驱进速度 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 6 锅炉制造 第 2 4 8 期 提高 ， 这也有利于提高静电除尘器收尘效率 。 4 ． 3 防止低温腐蚀技术措施 由于低压省煤器 的运行温度较低 ， 设计过程 中考虑到了受热面的结露腐蚀问题。为了控制受 热面管子壁温 ， 防止或减轻受热面腐蚀 ， 采取 了以 下技术措施 1 受热面管壁温度可调， 只要合理选取受热 面的进水温度及进水流量 ， 使得管壁温度稍微高 于露点， 则可大大减轻低温腐蚀 的可能性 ； 2 系统设计时 ， 为 了使低压省煤器 系统 的工 作温度大都维持在露点之上 ， 部分运行在露点之 下的换热管材质采用耐硫酸腐蚀的 N D钢 ； 3 考虑到今后 炉外脱硫 ， 炉 内 S O 浓 度升 高 ， 烟气酸露点温度会升高 ， 设计了省煤器再循环 系统 ， 即在省煤器 出口母 管与省煤器进 口母管联 通 ， 在再循环管道设计变频再循环泵 ， 当机组低负 荷运行 ， 低省取水温度较低时 ， 开启再循环泵调节 低省人 口水温 ， 从而达到调节壁温的 目的。 4 ． 4防止积灰技术措施 1 设计适 当的烟气流速 ， 就可 以利用烟气 良 好的 自吹灰能力清除低压省煤器管壁上的积灰 ； 2 优化换热管的高度和节距 ， 换热管翅片贴 壁灰浓度小于平均灰浓度 ， 这样 的结构特点有 利 于减轻换热管上的积灰 ； 3 该低压省煤器采用了防止低温腐蚀 的技术 措施， 可以有效地保证大部分受热面金属壁温处于 烟气露点之上 ， 避免“ 结露” 现象的发生， 从而避免 了湿管壁粘灰现象的出现 ， 可防止积灰的出现。 4 ． 5 防止磨损技术措施 低压省煤器安装布置在空预器 出口、 除尘器 人 口的烟道上 ， 因在除尘器之前 ， 需要考虑受热面 磨损的问题 。为了防止或减轻受热 面磨损 ， 主要 采取 了以下技术措施 1 设计合适 的烟气流速 ， 可 以减轻烟气粉尘 对管屏的磨损 ； 2 在低压省 煤器管箱入 口段管箱上设计有 防磨假管， 防磨假管上安装防磨护瓦 ， 强化前面管 排的防磨性能。 5 经济性分析 2号机组尾部烟道增加低压省煤器运行后 ， 锅炉尾部烟道回收的热量全部用于汽轮机 回热系 统 ， 给水温度不变 设计值 ， 低压省煤器 回收的 热量 由于排挤 了部分抽汽而导致冷源损失增加 ， 使得回收的热量产生的效果降低。尽管如此， 因 为 回收的余热是作为外部热量输入到整个回热系 统的， 所 以总 的循环效率是提高的。故低压省煤 器给整个发电系统带来的效益就是 把烟气余热输 入回热系统后 ， 抽汽量减少， 在保证总功率不变的 条件下， 汽轮机的进汽量降低了， 汽轮机的汽耗也 减小了， 整个机组经济性是提高的。此外 ， 增加低 压省煤器运行 ， 还可为该机组带来以下综合效益 1 增加低压省煤器系统运行后 ， 可 以将烟气 温度降低 至 1 0 0℃ ， 也 就是说 排烟 降低 了 5 0 6 O q C， 充分 回收了锅炉排放余热 ， 同时也有 利于 静 电除尘器运行 。 2 排烟温度 的大幅度降低 ， 有利于除尘器的 运行 ， 延长了使 用寿命 ， 提高 了除尘 器的除尘效 率 ， 为除尘系统的长期安全 、 高效运行创造必要的 条件。 3 排烟温度 的降低 ， 提高 了循环热效率 ， 在 设计煤种工况下可以降低机组发 电标煤 耗 3 ． 1 5 g ／ k W h 。 4 按机组年有效运行 4 5 0 0小时计算 ， 预计 全年可节约标煤 4 2 5 0多吨。 5 节省燃煤 的同时， 提高了除尘效 率， 从而 减少粉尘等污染物排放。 6 结 语 红河发电公司 2号机组锅炉尾部烟道增加低 压省煤器运行后 ， 优化了锅炉的尾部烟道余热回 收利用 ， 可以大幅降低锅炉排烟温度 ， 同时通过采 取有效措施在尾部烟道低温部位采取了一系列相 应的防止低温腐蚀措施以及防止积灰磨损措施 ， 有利于回收利用余热 、 提高机组热经济性 ， 保证机 组安全运行。在环保要求越来越严格 的今天 ， 减 少 了污染物排放 以及节约了能源对环境保护具有 重要的意义。 参考文献 [ 1 ] 叶涛主编． 热力发电厂 第二版 ． 中国电力出版 社 ， 2 0 0 6 ， 8 ． [ 2 ] 陈学俊， 陈听宽主编． 锅炉原理 第二版 [ M] ． 机械 工业出版社 ， 1 9 9 1 ， 1 0 ． [ 3 ] 郑有超． 烟气余热利用装置在静电除尘器上的应用 中国环保产业 ， 2 0 1 2 ． 1 1 ， 4 3 5 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m