制粉系统掺冷风治理技术在330MW燃煤锅炉的应用

许金辉，马传岗，韩玲

（1.国电蓬莱发电有限公司，山东 蓬莱 265600；2.山东英电节能科技有限公司，济南 250101；3.山东泓奥电力科技有限公司，济南 250101）

1 问题的提出

某电厂＃7机组单机容量为330MW，锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的HG-1021／18.2-YM9型亚临界锅炉，空气预热器（以下简称空预器）为两分仓式，设计进风温度为23℃，出风温度为330℃。制粉系统采用4台 DTM350／600型钢球磨煤机，中储式乏气送粉，负压运行，干燥剂再循环正常投入。配套汽轮机为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司设计制造的 C330-16.7／1.0／537／537型中间再热凝汽式汽轮机。额定负荷下锅炉设计效率为92.10%，设计排烟温度为129℃（修正后），实际运行中＃7机组锅炉排烟温度基本为145～160℃。制粉系统掺入大量的冷一次风，是造成热一次风量减少、空预器换热效率降低（即吸热减少）以及排烟温度偏高的一个重要原因［1］。该电厂实际运行中，满负荷时空预器出口热风温度约为325℃，而磨煤机入口的混合风温只需要230℃左右（随煤质不同混合风温在160～230℃之间变化），以上状况会引起制粉系统掺入25%～40%的冷风，导致排烟温度升高10～15℃。运行中受粉管最低风速限制，干燥剂再循环门不能再开大（排出口风压维持在3.8～4.2 kPa），因此，靠开大再循环门减小进入磨煤机热风量的措施来降低掺冷风率，作用十分有限。根据以上状况，该电厂决定采用制粉系统掺冷风治理技术，以达到制粉系统冷风零掺入的目的，从而降低排烟损失，提高机组效率。

2 制粉系统掺冷风治理技术

制粉系统掺冷风治理技术是在热一次风管道上加装旁路，在旁路上加装冷却装置，利用汽轮机的小部分凝结水作为冷却介质，通过调节进入冷却装置的热一次风量及凝结水量，把去制粉系统的热一次风温度从空预器出口温度降到磨煤机进口混合风的温度，从而避免向制粉系统掺入冷风，使空预器风量增加、排烟温度降低。在煤质、负荷变化（如煤中水分降低）时，通过调节热一次风冷却装置的传热功率，改变热一次风温的降低幅度，保证磨煤机出口温度在设定范围，制粉系统掺冷风装置布置系统图如图1所示。

图1 制粉系统掺冷风装置布置系统图

从图1可以看出，制粉系统掺冷风治理技术的核心是从烟气余热中置换出热量来加热凝结水，减少汽轮机的汽耗，其原理和低压省煤器技术原理相似，但两者存在根本区别，主要从以下3个方面进行比较。

（1）积灰及磨损。由于低压省煤器技术回收的是烟气余热，积灰及磨损问题非常严重，导致低压省煤器运行周期短、传热差。而该技术热源为干净的空预器出口热风，其含灰量较烟气而言基本可以忽略，积灰及磨损非常轻微，运行的安全性及可靠性大大增加。

（2）设备质量及投资。由于低压省煤器技术冷、热源换热温差小（基本在40℃以下），相同的换热量需要较大的换热面积，导致设备质量较大，相关的基础及安装费用亦较高。而掺冷风回收余热技术换热温差比低压省煤器技术大得多（至少3倍以上），换热器整体换热面积小，投资相应下降。

（3）回收热量的品味不同。低压省煤器技术由于排烟温度较低，回水温度很难超过120℃，相应回收余热的品味较低（集中在六段抽汽以下，抽汽效率低于15%）；而该技术由于热风温度高（300℃以上），回水温度一般在140℃以上，回收余热的品味较低压省煤器技术高（可排挤五段抽汽，抽汽效率接近20%）。

3 实施效果

该项目于2014年改造投运后，基本保证了制粉系统冷风的零掺入，排烟温度降低10～15℃；同时，该系统具有可随负荷、煤质的变化自动调节冷风掺入率的功能。横向对比未进行掺冷风治理系统的＃6机组和进行掺冷风治理系统的＃7机组，在工况相同、磨煤机出力类似、煤种相同的情况下，同一时间的磨煤机出力、热风及冷风门开度及出／入口风温等参数的对比结果见表1。

表1 ＃6，＃7机组磨煤机参数对比

在煤种一样、磨煤机出力大致相同的情况下，＃7锅炉冷风门开度约为0，＃6锅炉磨煤机运行时，为保证入口风温，需要投入大量冷风，造成排烟温度升高。对比2台机组排烟温度，＃6机组为147.8℃，＃7机组为137.3℃。扣除机组冷源损失及其他损失，排烟温度降低10℃可减少供电煤耗1.0 g／（kW·h），按年有效运行5 000 h计，每年可节约标准煤1600 t，节能效益显著。

4 建议

因该系统设计进水温度为80℃，而热一次风温为330℃，温差达250℃，如此大的换热温差在电厂热系统中比较罕见，故存在系统投运后因汽化严重而导致的振动问题，需要在调试及投运过程中注意以下几点。

（1）水系统阀门开、关要缓慢，禁止快关快开，以免水流量的极速变化引起受热面振动而导致设备泄漏，影响设备的安全性。

（2）疏水系统阀门投运过程中保持一定的开度，可将投运过程中汽化产生的汽体尽快排出而避免产生汽阻。

（3）换热器集箱安全阀的选型及安装要合理，避免安全阀频跳或不跳。

5 结束语

制粉系统掺冷风治理技术属于烟气余热回收利用的范畴，归根结底还是从烟气回收热能，进而提高机组的循环效率。该理论浅显易懂，但目前成功实施的案例不多，该项目的成功实施标志着该理论完全进入了可实施阶段，对燃煤机组制粉系统提供了新的节能手段，节能效益显著，具有良好的推广价值。

［1］王春昌.燃煤电厂锅炉热一次风加热器的研制及开发［J］.中国电力，2011，44（1）：56-59.