淮沪煤电有限公司田集发电厂 安徽 淮南 232098
摘要：本文通过详细介绍了串级低温省煤器系统在国产660MW超超临界机组的实际应用。结合机组100%和75%THA工况下低省投入与退出的热耗率试验结果，详细分析串联两级低省的经济性，得出了串级低温省煤器系统节煤、节水、环保效应好，性价比高，在新建机组和煤电升级改造中具有极高的推广和应用价值。
关键词：串联两级 低温省煤器 THA 热耗率 供电煤耗
0 概述
安徽田集发电厂二期扩建工程是2×660MW超超临界机组，是世界首个采用再热汽温623℃∏型锅炉在网运行的2×660MW超超临界燃煤发电工程，在设计阶段做了21项专题优化。经过一年的运行，机组效率达到了46%，实现了60万等级机组技术经济指标达到百万机组领先水平行列的历史性突破。其中机组采用的串联两级低温省煤器烟气余热利用技术，机组100%THA工况下热耗降低53.4kJ/(kW•h)，发电标准煤耗降低2.05g/( kW•h)，同时脱硫系统可节约工业水50t/h，节能减排效益明显。
1低温省煤器工作原理
对于火力发电厂的热力系统而言，排烟热损失是锅炉运行中最大一项排放热损失，一般约为锅炉效率5%--12%，占锅炉所有热损失的60%--70%，所以烟气余热利用技术对于节约燃料和降低污染排放具有重要的实际意义。
低温省煤器也叫低压省煤器，将低压凝结水从低加某段引出，流过布置在烟道的低温区的低温省煤器换热器管排，低温凝结水吸收排烟热量，排烟温度降低，凝结水被加热、温度升高后再返回低压加热器系统，从而实现高效节能和减排目的。近年国内外在烟气余热利用方面已经有运行业绩，应用较多的是“性价比”较好的低温省煤器系统。但业界对于低压省煤器降低排烟温度的节能减排效果尚存有质疑。以致影响了低温省煤器系统在电厂节能减排中的大力推广应用，本文结合串联两级低温省煤器烟气余热利用技术在国产660MW机组应用实例介绍和经济分析，加以澄清。
2串联两级低温省煤器系统在660MW机组布置概况：
串联两级低温省煤器系统为烟气-水的组合系统。
2.1烟气侧 每台机组设一套串联两级低温省煤器系统以下简称“低省”，分别为“一级低省”和：“二级低省”。一级低省共4组装置，并列布置在空预器出口和电除尘器进口之间水平烟道内，二级低省共2组装置，布置在引风机出口和脱硫吸收塔之间烟道内，两级换热器均采用H型肋片管道顺列布置。烟气的设计参数是在一级低省中由123℃降至105℃，在二级低省中105℃降至87℃。
2.2水侧 凝结水由＃7低加出口引出，依次经过二级低省、一级低省，经过两级加热后回＃6低加进口，为保证串联两级低省系统满足机组各个工况下的稳定、高效运行，设置了一级低省旁路、低省总旁路。一级低省还设置凝结水调节阀。水的设计参数是凝结水在二级低省中将由71.5℃加热到81.8℃，在一级低省中由81.8℃加热到92.4℃。
2.3热工设备 烟气侧设计安装了一、二级低省进口和出口的烟温、烟气差压。水侧设计安装了进、出口水温、低省换热管壁温及低省进、出水的差压等热工测点，在低省凝结水管路中安装了7台电动隔离门和1台气动调节门，这些点和设备都进入了DCS，实时监视和操控。
2.4辅助吹灰系统 为有效防止低省传热管排的积灰、堵灰，串联两级低省系统还设计安装了配套吹灰器系统。一级低省吹灰介质为蒸汽，二级低省为压缩空气。吹灰系统采用PLC控制，PLC与DCS通讯，吹灰的操作和监视在DCS中完成。
3低温省煤器经济性分析：
3.1田集二期串联两级低温省煤器热效率试验结果及分析
为了较为准确验证田集二期串联两级低温省煤器热效率及其经济性，3号机组在2014年6月的8日和9日做了机组100%THA、75%THA、50% THA工况下低温省煤器投入和不投入对比试验，试验结果数据如图表一。
.png)
图表一： 100%、75%、50%THA 工况下串联两级低省系统投、退热效率对比图表
从图表一试验结果可以得出，100% THA工况下，低省投入运行较低省退出热耗率降低约53.4 kJ/kW•h；75% THA工况下热耗率降低约51.2kJ/kW•h
由下面供电煤耗bn式，可确定53.4 kJ/kW•h热耗率值可折合节约的供电煤耗2.05 g/kW•h，机组经济性相对提高约0.73%；51.2kJ/kW•h热耗率值折合供电煤耗1.95 g/ kW•h，机组经济性相对提高约0.69%。
供电煤耗计算公式：
（注：公式中bn—机组供电煤耗，单位g/(kW·h)；b0—机组发电煤耗，g/(kW·h)；HRe—汽轮机热耗，kJ/(kW·h)，采用汽轮机性能试验结果；ηb—锅炉热效率，%；ra—厂用电率，%，ηp—管道效率，取设计值99%。根据GB2589规定：标准煤低位热值为29.307kJ/g。）
3.2节煤效应
根据年节标煤量公式：ΔBb=Pτbs，式中P—机组额定功率，τ—机组年运行小时数，τ=运行小时。bs—低省节约供电煤耗值。
机组运行模式如表1所示，
负荷 小时/年 100%额定出力 4200 75%额定出力 2120 50%额定出力 1180 40%额定出力 300
表1：机组全年运行模式
根据额定出力下低省节约供电煤耗2.05 g/ kW•h，75%额定出力低省节约供电煤耗1.95 g/ kW•h ，50%额定出力及以下，则低省退出运行。全年低省的效益计算如下：
Bb=ΔBb（100%额）+ΔBb（75%额），
=660000 kW•h×4200 h×2.05 g/ kW•h×10-6 +660000 kW•h×2120 h×1.95 g/ kW•h×10-6 =8411( t )
根据年节煤经济效益公式：S1= Bb·ec ，ec—标煤单价，ec=650元/ t。
可计算节煤经济效益：
S1= Bb·ec =8410 ( t ) ×650元/ t=546.7万元。
3.3节水效应：
由于省煤器布置在脱硫吸收塔的上游，降低了进入脱硫吸收塔烟气温度。烟气从进塔温度125℃降到87℃，在不采用低省工业水耗200t/h，采用低省后的水耗150 t/h，可节约脱硫工业用水50 t/h，按年运行7800小时，共节水39万吨，工业水成本价格2元/t，年节水经济效益78万元。
以上两项的每年的经济效益为：546.7万元+78万元=624.7万元
3.4环保效应：
温度下降后，烟气粉尘比电阻降低，有利于电荷的释放，减少极板上结灰的反电晕情况提高清灰的效率。经过测算在除尘器方案不变的情况下，除尘率就可以从99.76%提高到99.81%。除尘率的提高，满足国家环保颗粒物减排要求。
3.5电耗效应
低省换热器管排布置在烟道内，造成风烟系统阻力增加，造成引风机出力增加；凝结水流经过一级、二级低省造成的压力损失，也导致凝结水泵出力增加。但由于烟气降低温度，使烟气体积流量降低，此处可降低风机功耗，在节约工业水同时节省脱硫系统工业水泵功耗，节约厂用电。实施了串级两级低省后，脱硫系统未安装GGH，系统属静态设备，无动力装置，所以系统本身能耗极低对降低厂用电的积极的，3号机组厂用电率试验结果4.08%，指标处于优秀水平。
4结束语
综上所述，串联两级低省系统可提高机组的热效率，节约煤耗高达2.05 g/kW•h，节水效果显著约为50 t/h，这两项的每年的经济效益为624.7万元，同时环保效应突出，在不改变除尘率就可以从99.76%提高到99.81%。符合国家“减排”、“治霾”政策导向。且设计寿命高达10年之久，可用率大于99%稳定性和可靠性很高。据测算，串级低省系统静态投资回收年限为2.4-3年，所以串联两级低省系统具有很高的“性价比”。
参考文献
［1］刘鹤忠，连正权 低温省煤器在火力发电厂中的运用探讨 、电力勘测设计、2010年8月第4期
［2］李建锋，朱超，冷杰， 等降低锅炉排烟温度的2中方式比较 ，中国电力，第45卷第7期2012年7月
作者简介
张立兵：男，大学本科，工程师，淮沪煤电有限公司生产技术部
论文作者:张立兵
论文发表刊物:《基层建设》2016年23期
论文发表时间:2017/2/20
标签：省煤器论文; 机组论文; 低温论文; 煤耗论文; 烟气论文; 两级论文; 系统论文; 《基层建设》2016年23期论文;