低温省煤器投入后的优缺点对比与节能量快速估算方法

王鲁君 国能浙江宁海发电有限公司

根据低温省煤器投入前后的参数对比和运行实际情况，本文总结了低省投入后的好处和存在的问题，并根据宁海电厂1 号机组夏季600MW 工况的实测数据，估算出机组投入低省后的节能效果。

1 低省投入后的优点

低省投运后降低了流经电除尘的烟气温度，降低了飞灰颗粒的比电阻，烟气流速也会降低，因此可以提高除尘效率，节省除尘电耗。

烟温降低后可以减少引风机的体积流量，减少引风机电耗，实测1 号机组满负荷时投运低省，引风机电流可降低25A 左右，从而降低机组厂用电率。

随着最近几年入炉煤热值的持续降低，机组带相等负荷时排出的烟气量、灰份大增。运行中经常出现因引风机电流超流而限制机组出力的情况。投入低省省煤器后可提高引风机的最高负荷上限。

烟温降低后可减少脱硫吸收塔的补水量，减少事故喷淋次数，保护脱硫吸收塔衬胶。

低省投入后加热凝结水，减少了6、7 号低加的抽汽量，从而降低机组煤耗。

2 低省投入后的问题

长时间运行低省管道容易腐蚀、泄漏。且低省泄漏后由于水压低，漏点小，外部烟气流量大，缺乏及时发现的手段。

低省泄漏后影响电除尘的除尘效率，使飞灰板结，容易造成输灰不畅。严重时可出现闪络现象，造成电除尘绝缘击穿。

冬季低省入口烟温低，投入低省后，低省出口烟温可能低于酸露点温度，造成沿途烟道腐蚀。

运行中切除低省运行，放水过程中不可避免出现短暂汽水撞击现象。在机组启机阶段，单侧风组启动时容易形成低省内循环，产生水流激震，影响低省安全。因此只能采用双风组启动模式，增加启机阶段的厂用电率。

低省投入后将增加凝结水管道的沿程阻力，增加凝结水泵电耗，实测1 号机组满负荷投入低省后凝结水泵电流增加15A 左右。

3 低省投入后的节能分析

3.1 可用能增损分析

通过投入前后的运行参数对比，发现1 号机组投入低省后，其锅炉省煤器入口温度不变，空预器出口烟温不变，因此可认为机组热力循环过程中锅炉侧的可用能损失不变。低省投入后热力循环可用能的变化只计算低省的加热环节和6 号低加抽汽量减少的环节。只要计算出这两个过程的可用能增加量，对比低省未投时机组的煤耗，就能计算出节约的煤耗

低省加热过程可用能增加量计算公式：

式中ΔΔEx1为低省投运后低省所吸取的可用能量;H2为低省出口凝结水焓;2T为低省出口凝结水温度;H1为低省入口凝结水焓;1T为低省入口凝结水温度;0T为汽轮机排汽温度;nF为凝结水流量。

另一方面，由于低省投入后，6 号低加进出水温差变小，6 号低加抽汽量减少，由此使6 号低加抽汽加热过程的可用能损失变小，可认为额外增加了可用能。

为了简化计算，可以把低省投入前的6 号低加抽汽过程看作两个阶段，第一阶段为6 号低加抽汽将凝结水加热至低省投入后的6 号低加的凝结水入口温度，阶段二为6 号低加抽汽将凝结水从低省投入后的6 号低加的凝结水入口温度加热至5 号低加进水温度。低省投入后抽汽换热过程与阶段二一致，因此只需算出阶段一的可用能损失，就是低省投入后的可用能增加值。

阶段一换热过程可用能损失计算公式：

此公式为估算公式，式中Q为阶段一的换热量，Cp为凝结水比热，T3为6 号低加抽汽压力下对应的饱和温度，取值6 号低加出水温度+低加上端差，因6号低加抽汽压力下蒸汽的过热焓增相对汽化焓增很小，T3可近似认为热量在蒸汽中的热端温度。

1 号机组夏季600MW 时投低省前后的相关实测数据见表1。

表1 某垃圾焚烧厂主要耗电设备数据

由以上数据6查mj阅/h焓熵图，最终得出：

3.2 焓增分析

因低省投入前后6 号低加出水温度基本不变，7号低加抽汽量归零，可近似认为低省投入后6、7 号低加减少的蒸汽量所发电量为低省投入后机组的多发电量。

6 号低加的抽汽量、疏水量目前并无测点，需用热平衡公式计算。6 号低加进口总能量为5 号低加的疏水能量、6 号低加抽汽能量、6 号低加凝结水入口能量的和，6 号低加出口总能量为6 号低加疏水能量、6 号低加凝结水出口能量的和。

5 号低加疏水量公式：

式中F5S为5 号低加疏水量，ΔH5为5 号低加凝结水进出口焓增，H5C为5 号低加抽汽焓，H5S为5 号低加疏水焓。

根据以上公式，通过实测数据可计算出1 号机组600MW 负荷工况5 号低加疏水量为73t/h。

6 号低加抽汽量公式：

式中F6c为为6 号低加抽汽量，ΔH6为6 号低加凝结水进出口焓增，H6C为6 号低加抽汽焓，H6S为6 号低加疏水焓；

根据以上公式，计算出1 号机组600MW 负荷工况低省投入前的6 号低加抽汽量为67t/h,低省投入后的6 号低加抽汽量为34t/h,，低省投入后6 号低加节省的抽汽量为33t/h。节能量为，ΔE=ΔF6C×(H6C-Hp）其中Hp为汽轮机排汽焓。

计算出6 号低加节能量ΔE6=77556mmj/h

通过查找汽机厂提供的设备规范，机组THA 工况下7 号低省的抽汽量为56767kg/h，折算到600MW工况下7 号低加的抽汽量大约为54064kg/h，7 号低加抽汽温度为83℃。由以上公式可算出7 号低加的节能量为：

最终ΔE=ΔE6+ΔE7=120806mj/h

以上两种计算方法均为估算方法，忽视了很多次要因素，比如方法一中可用能增量并不会最终完全转化为发电机的多发电量，还要考虑汽轮机的相对内效率，发电机效率等，而且忽视了低省投入后7 号低加抽汽量归零的问题，但因为7 号低加抽汽温度与7 号低加进水温度差很小，可用能的增量可忽略不计。而方法二中忽视了低省投入后6 号低加疏水量减少、疏水温度上升的问题，但6 号低加疏水量的变化量很小，疏水焓值较低，对7 号低加抽汽量、出口凝结水温度的影响有限，因此忽略了6 号低加疏水量的变化影响。另外，低省投入后6 号低加节省的抽汽将进入汽轮机做功，汽机相对内效率必然会发生轻微的改变。

4 结语

通过以上两种计算方法，可近似认为1 号机组夏季600MW 时节能量为12000mJ/h，折合电量约3330kWh/h，对比投入低省前的供电煤耗，节省供电煤耗大约1.7g/kWh，可见该工况下投入低省的经济效益较为可观。但根据现场实际情况，发现低省在夏季300MW 左右，冬季350MW 左右时，由于空预器出口烟温较低且8 号低加出口凝结水温度较低，出于预防酸露凝结的目的，凝结水完全走烟温保护旁路，低温省煤器内冷水通流量极小，这时低省就基本处于退出状态，没有节能效益。随着负荷的降低，低省对凝结水的加热作用越来越弱，节能作用也同步降低。且低负荷时存在低温腐蚀加剧的风险，影响低省寿命。为防止低温腐蚀，延长低省寿命，建议夏季负荷在400MW 以下，冬季负荷在450MW 以下时完全切断低省的冷水供应，用低省再循环泵维持水循环，以此延长低省的使用寿命。