300 MW等级机组加装低压省煤器系统节能分析

石岩，梁秀进

(华电电力科学研究院，浙江 杭州 310030)

0 引言

目前，国内电厂技术改造过程中，通常在锅炉尾部烟道加装低压省煤器系统，以降低排烟温度、回收烟气余热。而对于低压省煤器的节能效益尚存在不少质疑，由此对低压省煤器投资决策带来困难。本文结合低压省煤器理论节能计算与现场试验测试，详细分析低压省煤器系统在300 MW等级机组应用的节能效果。

增设低压省煤器后，大量烟气余热进入回热系统，在没有增加锅炉燃料量的前提下，获得的额外热量以一定的效率转变为电功。低压省煤器系统把烟气余热输入回热系统中会排挤部分抽汽，导致热力循环效率降低，同时，排挤的部分抽汽会增加凝汽器的排汽，使汽轮机真空度有所降低。但新增功量远大于排挤抽汽和汽轮机真空度微降所引起的功量损失，所以，机组经济性都是提高的［1］。

1 某电厂加装低压省煤器系统设计方案

某电厂锅炉为东方锅炉厂生产制造的DG1000/170－Ⅰ型亚临界、自然循环、汽包炉，燃用当地烟煤。锅炉的主要参数见表1，锅炉的燃料特性见表2。

低压省煤器装置的热力系统如图1所示。其进水取自#7低压加热器入口和#7低压加热器出口。经烟气加热后返回#6低压加热器出口的主凝结水管道。低压省煤器的本体安装于引风机出口的2个垂直烟道内，截面尺寸为3 665 mm×6 300 mm×5200 mm，其中一侧的安装结构如图2所示。

根据电厂运行情况，低压省煤器装置的主要设计参数见表3。

表1 锅炉主要设计参数

表2 设计及校核燃料特性

表3 低压省煤器置主要设计参数

图1 低压省煤器原理图

图2 低压省煤器现场布置图

续表

2 低压省煤器系统节能效果理论计算分析

采用等效焓降法进行热经济性分析［2］。将低压省煤器回收的排烟余热作为纯热量输入系统，而锅炉产生1 kg新汽的能耗不变。在这个前提下，热系统所有排挤抽汽所增发的功率，都将使汽轮机的效率提高。1 kg汽轮机新汽的全部做功量称作新汽等效焓降H，所有减少抽汽所增发的功(ΔH)称作等效焓降增量，计算公式为

式中:d为机组汽耗率，kg/(kW·h);ηjd为汽轮机机电效率;β为低压省煤器流量系数;hd2为低压省煤器出口水比焓，kJ/kg;h4为除氧器进水比焓，kJ/kg;τj为所绕过的各低压加热器工质焓升，kJ/kg;η5为除氧器抽汽效率;ηj为所绕过的各低压加热器抽汽效率。

热耗率降低值Δq按下式计算

式中:q为机组热耗率，kJ/(kW·h)。发电标煤耗节省量Δbs按下式计算

式中:ηp，ηb分别为锅炉效率和管道效率。

低压省煤器系统对锅炉其他设备的影响:

(1)烟气温度降低，最终为供电煤耗的降低，对锅炉效率不产生影响。

(2)锅炉引风机、增压风机有足够压头裕量，增加受热面后不会影响引风机和锅炉的正常出力。

(3)增设低压省煤器系统后，进入脱硫塔的烟温降低20℃，脱硫塔进口烟温仍高于脱硫绝热平衡温度，故脱硫塔出口净烟气温度不变，不影响脱硫效率。

(4)增设低压省煤器系统后，排挤部分低压加热器抽汽至凝汽器。经计算，汽轮机排汽量增加12.41 t/h，影响真空度 0.04259 kPa。真空度影响对标准煤耗的折扣，已计入净节能量。

(5)低压省煤器系统回水点在#5低压加热器进口，由于回水点在除氧器之前，故对给水温度没有影响。

利用等效焓降理论计算节能量［3］:排烟温度预期降低20℃，供电标准煤耗降低1.65 g/(kW·h)，年利用小时数按5 500 h统计，则年节约标煤量为2722 t。

3 改造后的节能效果试验测试分析

低压省煤器系统本体安装于引风机出口的2个垂直烟道内，管材采用螺旋鳍片管。低压省煤器运行参数见表4。

表4 低压省煤器运行参数

低压省煤器投运效益考核试验结果见表5。

表5 低压省煤器投运效益考核试验

由表5可知:燃用常用煤种在300 MW负荷工况下运行，低压省煤器甲侧烟温降低15.60℃，乙侧烟温降低16.74℃，平均下降16.17℃;甲侧阻力为511.76 Pa，乙侧阻力为 335.52 Pa，平均阻力为423.64 Pa。根据低压省煤器内工质流量为188.85 t/h、工质温度升高24.9℃、低压省煤器凝升泵的电流为44.85 A可知，投运低压省煤器，机组的实际热耗降低 26.6 kJ/(kW·h)，降低供电煤耗1.033 g/(kW·h)。

4 理论计算与试验测试结果对比分析

理论计算与实测数据对比分析见表6。

表6 理论计算与实测数据对比分析

续表

燃用常用煤种在300 MW负荷工况下运行，实测结果显示:出口烟温降低数值比理论数值低4.0℃，考虑进水温度较理论值偏高2.4℃左右，则低压省煤器实际运行烟温降低幅度与理论设计偏差不大。实测烟气流阻比理论数值少178 Pa，烟气侧流阻的降低有利于减少增压风机运行耗电率。同比烟温降修正后，烟温每降低20℃，实测节能效益约为1.27 g/(kW·h)。

5 结论

对某电厂300 MW等级机组增设低压省煤器系统后，经过试验测试分析发现:

(1)300MW等级机组加装低压省煤器后，同比烟温每降低20℃，实测节能效益约为1.27g/(kW·h)。

(2)300 MW等级机组低压省煤器按烟温降低20℃进行受热面布置，实际运行中烟气侧流阻在500 Pa以内，可以控制在风机压头裕量内，不影响机组及风机正常运行。

对锅炉加装低压省煤器系统进行节能效益现场试验测试，其结果更具有真实性，客观地说明了低压省煤器系统的节能效果，从而可消除电厂人员对低压省煤器系统节能效果的质疑。

［1］黄新元，孙奉仲，史月涛.低压省煤器系统节能理论及其在火电厂的应用［J］.山东电力技术，2008(2):3－6.

［2］林万超.火电厂热系统节能理论［M］.西安:西安交通大学出版社，1994.

［3］林万超.火电厂热系统定量分析［M］.西安:西安交通大学出版社，1985.