两种暖风器与低压省煤器联合系统节能对比分析

周洲，刘楠

(徐州华润电力有限公司，江苏 徐州 221100)

0 引言

火力发电厂锅炉空气预热器普遍存在低温腐蚀导致的堵塞问题，严重影响机组的经济性和安全性，通过锅炉暖风器提高空气预热器冷端综合温度，是解决这一问题的有效手段[1]，但锅炉暖风器会导致锅炉排烟温度升高，降低了机组的经济性。为解决这一矛盾，需要在锅炉尾部烟道增加低压省煤器系统，以回收锅炉排烟余热。因此，暖风器与低压省煤器联合系统(以下简称联合系统)可以在解决锅炉空气预热器低温腐蚀和堵塞问题的同时，提高机组的热经济性。

联合系统可以采用多种布置方式，本文以300 MW机组数据为基础，对具有代表性的两种典型布置方式的节能效果进行对比分析，为发电厂进行此类改造提供参考。

1 联合系统典型布置方案

目前，联合系统有2种典型的布置方案[2-3]。

(1)方案1，低压省煤器出口的高温凝结水作为暖风器热源，部分或全部高温凝结水通过暖风器后回到汽轮机凝结水系统，其流程如图1所示，华能山东发电有限公司某机组即采用此布置方案。

低压省煤器凝结水取自#8低压加热器(以下简称低加)入口与#7低加出口，水温可调。暖风器热源来自低压省煤器出口高温凝结水，水量可调。最终凝结水回水引至#6低加进口。

(2)方案2，低压省煤器出口高温凝结水直接回到汽轮机凝结水系统，暖风器设置单独回路，汽轮机凝结水作为暖风器热源，回水至汽轮机凝结水系统，其流程如图2所示。

图1 方案1流程

图2 方案2流程

低压省煤器系统与方案1相同，凝结水取自#8低加入口与#7低加出口，水温可调，回水引至#6低加入口。暖风器热源取自#7低加出口凝结水，经增压泵加压后引至锅炉暖风器，回水至#8低加入口。

2 2种典型布置方案节能对比

2.1 边界条件

(1)2种方案控制低压省煤器进口水温、水量以及进、出口烟温相同。

(2)2种方案控制暖风器温升相同。

(3)本文以某300 MW机组热耗率验收(THA)工况数据为基础进行对比分析。

对2种布置方案的节能差异分析如下。

(1)锅炉侧。因暖风器进、出口风温相同，低压省煤器前、后烟气温度相同，因此，2种布置方案对锅炉侧热经济性影响相同[4]。

(2)汽机侧。凝结水通过低压省煤器从锅炉获得的热量相同，暖风器从凝结水吸收的热量相同，但因布置方式不同，暖风器消耗的热量能级不同，因此对汽轮机的热经济性影响存在差异。

(3)忽略方案1暖风器引起的凝结水泵功耗与方案2增压泵功耗的差异。

综上所述，分析2种方案对机组的热经济性影响，即分析2种方案的暖风器消耗热量对汽轮机回热系统的热经济性影响。

2.2 暖风器消耗热量对汽轮机回热系统热经济性影响

根据锅炉燃煤成分、过量空气系数、空气湿度、暖风器前后空气温度，参考GB/T 10184—2015 《电站锅炉性能试验规程》进行计算[5]。以某300 MW机组为例，锅炉额定(BRL)工况下，取暖风器进、出口风温分别为20，60 ℃。经计算得

式中：ΔQ，qV为锅炉BRL工况下的暖风器吸热量、主蒸汽流量。

依据汽轮机热平衡图，计算汽轮机100%THA工况下等效焓降相关参数，见表1。

表1 机组等效焓降相关参数

(1)方案1。凝结水从低压省煤器获得的热量通过排挤机组#6抽汽，提高了单位主蒸汽做功能力，增加了回热系统热经济性，而该热量被暖风器消耗了部分，因此，暖风器消耗的热量本应利用在#6抽汽的能级上。由等效焓降理论可得，暖风器消耗热量对汽机主蒸汽等效焓降影响为

Δh1=Δqη6=7.71 kJ/kg ，

折算到机组供电煤耗的影响为

式中：B为汽轮发电机组供电煤耗，取305 g/(kW·h)。

此计算结果仅为暖风器消耗热量对机组供电煤耗的影响，并非暖风器对供电煤耗的全部影响。增加暖风器后锅炉排烟温度、效率、低压省煤器吸热量等将发生变化[6]，而2种方案这部分变化相同，因此，未进行相关计算。

(2)方案2。汽轮机凝结水加热锅炉暖风器，增加了汽轮机#7，#8低加凝结水流量，相当于消耗了汽轮机#7，#8低压抽汽热量。由等效焓降理论可得，暖风器对主蒸汽等效焓降影响为

Δh2=Δqη7-8，

(1)

折算到机组供电煤耗的影响为

(2)

式中：η7-8为汽轮机第7,8段抽汽的等效抽汽效率。

η7-8可根据凝结水在#7，#8低加中的焓升及#7，#8低加抽汽效率得出，即

将η7-8代入式(1)，(2)得

Δh2=4.3 kJ/kg,ΔB2=1.12 g/(kW·h)。

同样，为进行对比分析，此计算结果并非暖风器对机组供电煤耗的全部影响。

综上所述，2种方案对机组供电煤耗影响的差值为0.89 g/(kW·h)。即方案2与方案1相比，机组供电煤耗多降低0.89 g/(kW·h)，根本原因是方案2中加热暖风器的热源能级较低，造成的损失较小。

3 结论

300 MW机组在THA工况下，暖风器进、出温度为20，60 ℃时，利用#7低加出口凝结水加热暖风器的联合系统，与利用低压省煤器出口凝结水加热暖风器的联合系统相比较，可多降低机组供电煤耗0.89 g/(kW·h)。