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锅炉低温省煤器节能改造技术

* 发表时间 : 2017/4/18 12:30:07 * 浏览 :

1 概述

  由于电厂50MWCFB锅炉在运行中存在排烟温度高的问题,一直困扰着电厂运行调度,最高时排烟温度高达200℃,严重影响了锅炉运行安全,运行中常采用降低负荷运行的方式来维持,机组带负荷能力及运行经济性都下降,且排烟温度常年平均值约为180-190℃,远高于设计值。因此,实施排烟余热技术方案对于该锅炉具有很大的安全和经济意义。

  2 锅炉运行高温问题分析


  根据监测数据显示,锅炉受到煤种变化及尾部受热面积灰严重等问题的影响,锅炉实际运行排烟温度远高于设计值。针对锅炉排烟温度高的问题,从尾部受热面积灰、煤质变化及受热面布置等方面进行分析,具体原因[1]如下:

  (1)尾部受热面积灰


  经过实地检查,炉高、低温过热器积灰严重,管子外表面已基本被积灰覆盖,在管壁上有一层灰垢,较难清理;省煤器管排迎风面积灰较轻、松散,背风面积灰粘性较大。


  (2)煤质变换的影响


  锅炉设计煤种为宝日希勒褐煤,现燃烧用煤主要为伊敏褐煤,由于两种煤燃烧后灰组分的不同,导致受热面积灰严重。伊敏煤灰分中二氧化硅及三氧化二铝的含量比宝日希勒煤灰分中该成分的含量分别低18.35%与6.36%。而二氧化硅及三氧化二铝是较耐高温、较硬的成分,含量较高时易对受热面产生磨损,但同时对受热面的积灰也会起到清除的作用。伊敏煤的灰分中碱金属的含量比宝日希勒煤高。碱金属化合物熔点温度较高,在遇到受热面等低温物体时,会凝结在低温物体表面上,在高温烟气长时间的烧结作用,形成灰垢。此后在灰垢的表面会粘附一些难熔灰分的固体颗粒,形成松散性积灰。


  (3)受热面布置原因


  对比锅炉热力计算表与运行参数,发现二次风空预器前后烟气温降与设计值偏差较大,二次空预器设计烟气温降为76.3℃,而实际温降只有20℃。同时,按热力计算书提供的各受热面进、出口烟气温度计算的各受热面烟气焓降与计算书提供的传热量相差较大,可能是由于热力计算失准,受热面布置不合理导致的。


  3 关键技术措施


  与其他烟气余热利用系统相比较,本方案关键点为:排烟余热充分利用、换热效果好。本方案在除尘器前布置低温省煤器,夏季冷却水源为凝结水,水温为75℃,加热后水温达到142.9℃。排烟温度从200℃降低到138℃。冬季冷却水源为热网疏水,热网疏水来自疏水母管,水温一般为110℃,加热后水温达到143.5℃。排烟温度从200℃降低到150℃。


  (1)防止积灰采取的技术措施


  关于防止受热面积灰,也是本设计重点考虑的因素[2]。


  a.设计合适的烟速,利用烟气的自吹灰能力清除管壁积灰。


  b.螺旋翅片贴壁灰浓度小于平均灰浓度,这种结构特点可减轻换热管上的积灰。


  c.本方案采用了防止低温腐蚀的技术措施,可以有效保证受热面金属壁温处于烟气露点之上,避免“结露”现象的发生,从而避免了湿管壁粘灰现象,可防止积灰。


  (2)防止磨损采取的技术措施


  将受热面布置在上行烟道中有较多的工程实际,能够充分降低烟气流速而不发生积灰。本方案在受热面防止磨损方面采取的措施有:在合理范围内采用较低的烟气流速,能够有效降低受热面整体的磨损;烟道前增加导流板,防止烟气偏流导致的局部磨损;受热面弯头采用防磨护瓦;在低温省煤器烟气的前排受热面设置厚壁管,用于防止前排磨损等。


  (3)对汽轮机回热系统的影响


  低压省煤器与汽机回热系统并联,当投运低压省煤器时,汽轮机低压缸抽气减少,低压缸向高压缸推力增加,低压缸动静叶差胀增大,可能会导致动静摩擦,振动大,推力轴承温度升高等问题,经核算实际变化量很小,不影响汽轮机及回热系统的正常运行。


  4 节能改造方案


  低温省煤器设备安装于空气预热器后,电除尘前的水平烟道上。系统水侧采用母管制,凝结水进入低温省煤器系统供水母管,经增压循环泵增压后送至低温省煤器。低温省煤器按照出口凝结水的去向不同分为非供暖期与供暖期两种工况,两种工况启动、运行操作各不相同。非供暖期工况时,利用汽轮机的凝结水作为该系统的冷却介质,以降烟气温度;供暖期工况时,低温省煤器系统与汽轮机及除氧器系统切断,成为独立的闭式水循环,系统内的水仍为凝结水,凝结水经低温省煤器加热后进入到二次冷却器,与热网回水进行热交换,冷却后的凝结水再进入到低温省煤器内进行加热,换热后的热网回水则汇入热网回水主管路中。该系统按供暖期工况运行,低温省煤器出口烟气温度平均降低45-65℃左右,该部分热量被热网水吸收。


  具体为在非供暖期正常运行时为避免低温省煤器发生低温腐蚀,必须实时监控低温省煤器入口水温;低温省煤器入口水温控制范围:60℃~70℃;为保证低温省煤器后游设备的安全,应监控温省煤器出口烟温;低温省煤器出口烟温控制范围:100℃~140℃;文章设计工况为机组凝结水全流量运行,流量不需要调节,但通过调节低温省煤器入口水温,可以间接控制低温省煤器的出口烟温。低温省煤器的入口水温调节方法如下:


  (1)低温省煤器的入口水温是通过调节阀完成的,当入口水温不足60℃时,减小调节阀的开度,降低凝结水低加出口的取水流量(或关闭调节阀),直到满足进水温度要求。


  (2)当入口水温过高,导致低温省煤器出口烟温过高时(大于140℃),增加调节阀开度,直到出口烟温符合要求。


  5 结束语


  为了降低排烟温度至设计值,回收烟气热量,提高锅炉运行安全性和带负荷能力。文章的节能改造方案从运行情况来看,经过加装低温省煤器系统后,排烟温度可以由190℃降低到设计值(140℃),汽轮机回热效率提高,真正起到了节能、安全双重的作用。