1000MW机组低温省煤器-暖风器联合改造项目的应用

【摘要】1000MW超超临界机组低温省煤器与暖风器联合改造项目，其意义重大。低温省煤器的传热量提高到了上限，利用低品质七抽、八抽蒸汽，排挤高品质的六抽蒸汽，一方面提高了做功能力，另一方面大幅减少了汽轮机的排汽损失，优势大大超越了传统低温省煤器的效益。

【关键词】低温省煤器；暖风器；排汽损失；做功能力

1 机组概况

2×1000MW机组分别于2010年6月、7月投入运营。三大主机均采用上海电气集团产品。汽轮机为N1000-26.25/600/600（TC4F）型号的超超临界、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机。锅炉为SG-3044/27.46-M53X型号的超超临界、直流炉、单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、切圆燃烧方式塔式锅炉。

2 项目简介

为响应国家节能环保的产业政策，更好的完成节能降耗和减排的任务目标，2013年，在公司的大力推动下，开展了各项深入合作，双方本着平等、互信、共赢的理念，进行了六大项目的合作，包括蒸汽加热启动项目、低温省煤器改造项目、广义回热项目、弹性回热项目、空预器综合优化项目、节能型调频项目。

2014年9月至11月，完成各项改造项目。其中，低温省煤器改造项目作为效益显著的项目之一，初步计算，本次低温省煤器改造的经济性、安全性均已达到设计要求，低温省煤器-暖风器联合改造项目的投入使排烟温度下降40℃，供电煤耗下降约4g/kw.h。

3 改造背景

目前，国内应用的暖风器已较为广泛，实践证明，用它解决锅炉空气预热器低温腐蚀和堵灰，已收到良好的效果。其缺点是热经济性在多数情况下将降低，尤其在暖风器参数选择不当时，将大幅下降。其原因是暖风器温升△tK超过临界温升后，它所引起的排烟温度升高带来的热损失θg将大于暖风器的回热收益θf，参见图1.1的暖风器特性曲线。

图1.1 暖风器特性曲线

随着△tK的继续提高，排烟温升热损失率愈来愈大，而回热收益增长率却逐步减缓，达到上限后开始下降。所以暖风器热经济性的亏损将愈来愈大。比如以N100-90/535机组和WG410/100-10型锅炉，燃用龙口褐煤为例，从暖风器使用的实际计算结果（见图1.2）看出，采用暖风器后，仅排烟温度升高就使锅炉效率相对降低1.4%-2.5%，全厂综合经济效果将大幅下降（达0.8%-1.4%）。显然，扭转暖风器经济性亏损的有效途径是降低排烟温度，对余热进行有效利用。为此，提出了低温省煤器-暖风器联合改造系统。

图1.2 暖风器采用后的热经济性分析

4 改造原理

低温省煤器布置在引风机出口烟道中，其进水取自NO.j-1加热器出口凝结水，该凝结水在低温省煤器中吸收排烟热量后，返回NO.j加热器进口凝结水。由于低温省煤器入口水温较低，因而锅炉排烟可以得到适当冷却，余热将得到有效利用。低温省煤器的热经济效益取决于低温省煤器的热负荷和排烟余热利用的能级大小。低温省煤器的热负荷愈大，也就是排烟冷却程度及排烟余热利用程度俞充分，热经济效益就愈高；排烟余热利用的能级愈高，其经济效益将愈大。

暖风器用多级抽汽加热虽然解决了扩大回热量同抽汽压力升高的矛盾，但在使用上存在较多问题。因为低压抽汽压力低、比容大，抽汽管道所需直径很大。这不仅增加了往返汽轮机与空气预热器之间的管道投资，而且布置也较困难。尤其当抽汽级数（去暖风器）多时，这个矛盾更为突出。解决这个矛盾的好方法是凝结水加热空气。暖风器加热用水引自NO.j-1加热器凝结水出口，放热后的凝结水返回NO.j-1加热器进口凝结水或NO.j-2加热器进口。凝结水不断的循环将把抽汽热量通过凝结水传给空气，避免了直接传输蒸汽的缺点，实现了多级抽汽加热目的，简化了管道，缩小了管径，降低了抽汽压损，使更低压力抽汽用于暖风器成为可能。此外，用水加热介质还可以免除暖风器汽侧的汽蚀以及疏水泵汽化与腐蚀等问题，改善了暖风器的运行工况。

5 改造方案简介

5.1 低温省煤器改造

5.1.1 低温省煤器安装在引风机出口至脱硫入口烟道之间，安装标高为11m，支撑在新立钢结构上，通过吸收尾部烟气的热量来加热凝结水，从而达到降低烟气温度，减少低加抽汽，增加汽轮机做功的目的。另外，每台低温省煤器配备15台蒸汽吹灰器，确保低温省煤器传热性能。

5.2 暖风器改造

5.2.1 冷二次风暖风器安装在送风机出口至空预器进口冷二次风道之间，A/B侧对称布置，安装标高为17m。该暖风器利用凝水来加热冷二次风，提高冷二次风温，防止空预器冷端腐蚀与堵塞。

5.2.2 冷一次风暖风器安装在一次风机出口至空预器进口冷一次风道之间，A/B侧对称布置，安装标高为0m。该暖风器利用凝水来加热冷一次风，提高冷一次风温，防止空预器冷端腐蚀与堵塞。

6 改造效果分析

低温省煤器与冷一、冷二次风暖风器的完美结合，将低温省煤器的热负荷提高到了上限，利用低品质七抽、八抽蒸汽，排挤相对高品质的六抽蒸汽量达到40-60t/h，一方面提高了做功能力，另一方面大幅减少了六抽排挤蒸汽对凝汽器排汽损失，优势大大超越了传统的低温省煤器的经济性。同时提高了空预器的进口冷风温度，确保空预器冷端壁温在露点温度以上，避免了空预器冷端蓄热元件等部件低温腐蚀及堵灰的损害。

冬季运行期间，负荷900MW工况下，锅炉排烟温度下降44℃，凝结水温升提高近24℃，达到设计要求。详见图1.3。

图1.3 低温省煤器系统参数

7 结论

低温省煤器-暖风器联合改造系统，不仅解决了锅炉空预器低温腐蚀、堵灰问题，而且还提高了低温省煤器的热经济性，一方面，暖风器用汽与低温省煤器排挤抽汽产生能位差收益，减少凝汽器冷源损失；另一方面，低温省煤器不仅抵消了暖风器引起的排烟温升，而且还把排烟温度降到了烟气露点温度以上10℃左右。低温省煤器-暖风器联合改造系统经济性显著提升。

文章来源：《第四届热电联产节能降耗新技术研讨会论文集》

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