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1国电石横发电厂#2炉低压省煤器改造项目汇报山东石横发电厂SHANDONGSHIHENGPOWERPLANT二零一零年一月十五日国电石横发电厂#2炉低压省煤器改造项目汇报摘要本报告针对国电石横发电厂#2锅炉增设低压省煤器改造的项目背景，低压省煤器系统设计理念，低压省煤器系统的施工方案和施工过程，低压省煤器系统项目完工后的投运情况进行了介绍，并且对低压省煤器项目投运后的情况进行了项目总结和效益分析。#2锅炉低压省煤器节能改造项目总投资约为：450万元。经分析计算，改造后年节约标煤量约2400吨。目前，石横发电厂入炉标煤单价693元/吨，年节能效益约：166万元，2年9个月即能收回投资。#2锅炉利用低压省煤器进行烟气余热回收利用改造，既提高了锅炉的经济性，又为脱硫设备安全高效运行创造了条件，同时对环境保护也有一定的作用，经济效益和社会效益显著。此项目具有重要的示范意义，为国电集团公司其他类似机组降低锅炉排烟温度及节能降耗方面进行了有益探索，为锅炉的节能降耗提供了宝贵经验。关键词：国电石横发电厂低压省煤器排烟温度国电石横发电厂#2炉低压省煤器改造项目汇报目录一、低压省煤器改造背景…………………………………………………1二、低压省煤器系统设计理念、原则……………………………………2三、低压省煤器施工技术方案……………………………………………6四、石横电厂低压省煤器施工过程介绍…………………………………9五、低压省煤器改造项目完工后试运报告………………………………12六、低压省煤器改造项目总结及效益分析………………………………141一、低压省煤器改造背景：1．项目背景：国电石横发电厂#2锅炉系上锅厂采用CE技术制造的1025t/h控制循环锅炉。设计煤种为肥城烟煤，现燃用煤种为混煤，采用四角布置直吹式燃烧系统。锅炉设计排烟温度为134.4℃（BMCR，修正后），锅炉设计效率91.66%（低位热值基准），燃料消耗量137.3t/h（BMCR）。锅炉配套的汽轮机为上海汽轮机厂生产的N300-170/537/537型汽轮发电机组，额定功率315MW。近年来，我厂#2锅炉排烟温度持续偏高，夏季平均157℃，高负荷时甚至超过165℃,超出排烟温度设计值20-25℃,降低锅炉热效率约1.5个百分点，锅炉效率较同类型锅炉低，同时也造成机组整体能耗水平偏高。排烟温度偏高，还会进一步威胁到脱硫装置的安全运行。目前国内同类型机组的排烟温度大致在130—135℃的范围，有的低于130℃。由于排烟温度现已成为影响锅炉效率的重要指标，因而排烟温度高低已成为衡量锅炉运行水平的标志。大型火电机组的节能减排是国家的重要国策，随着煤炭价格的节节攀升，机组能耗偏高给我厂发电成本的降低带来很大的压力。在这种背景下，我厂#2机组降低排烟温度的技术改造势在必行。2．降低排烟温度所采取的措施：本项目实施之前，我厂围绕排烟温度高的问题采用了很多措施：（1)将磨煤机出口温度由77℃提高至80℃，尽量减少进入炉膛的冷一次风量；（2)调整磨煤机煤粉细度及均匀性，降低火焰中心高度；（3)除灰运行人员加强检查炉底渣斗水封槽补水情况，防止出现因渣斗水封槽补水不及时造成炉膛漏风；（4)加强炉本体吹灰次数；（5)适当调整喷燃器下摆角度，将喷燃器喷咀角度适当下调；（6)清理#2炉47米斜坡及水平烟道尤其是末级过热器下部积灰，在该部位增加声波吹灰器；（7)调研将尾部吹灰方式改为冲击波吹灰的可行性；（8)调研其它电厂冷、热风门的密封型式，是否有密封性能更好的冷、热风门；（9)调研在锅炉尾部烟道加装低压省煤器项目的可行性。国电石横发电厂#2炉低压省煤器改造项目汇报2采取上述措施对于降低排烟温度起到了一定的作用，但锅炉排烟温度偏高问题仍然未解决，同时带来一些负面影响，尤其是增加吹灰次数后，水冷壁管子吹损较重。分析排烟温度升高的原因，主要是我厂315MW机组锅炉为我国早期投产的1025t/h锅炉，在设计上排烟温度就偏高，另外现在炉膛容积热负荷、设计煤种等发生较大变化，也造成了排烟温度升高。如果再在锅炉内部采取措施，进一步降低排烟温度，势必会影响到锅炉的正常运行参数，给锅炉的安全运行带来隐患，我们已经不可能再采取别的措施。经过充分可研论证，采用低压省煤器技术来降低#2机组锅炉的排烟温度是可行的。低压省煤器在降低排烟温度方面有明显的优点：1、可以大幅度降低排烟温度；2、对于锅炉燃烧和传热不会产生任何不利影响；3、具有良好的煤种和季节适应性，夏春秋季可以根据排烟温度投入低省系统节能，冬季时可以不用投暖风器可以减少辅汽用量；4、低压省煤器运行调整灵活。为此，我们在#2机组大修期间，实施了增设低压省煤器系统项目改造。二．低压省煤器系统设计理念、原则1．目前降低排烟温度的方法及特点降低锅炉排烟温度的方法很多，可以通过调整锅炉燃烧、改造锅炉尾部受热面、制粉系统改造、吹灰系统改造、锅炉本体受热面改造、锅炉本体及附件漏风检查等方式来实现。上述各种方法对于降低锅炉排烟温度的幅度都很有限，不能从根本上解决锅炉排烟温度高的问题。这是因为它们通常都是在能位较高处吸收热量，导致炉膛出口烟温降低或者某一级对流受热面（不包括末级空气预热器）后的温度降低幅度较大，但由于其后对流受热面的传热温差下降，传热量减小，而导致锅炉实际排烟温度降低幅度并不大并且多锅炉运行产生较大的影响。比如：采取改造高压省煤器的方式来降低排烟温度：这势必会降低空气预热器的进口烟温，使得空气预热器的传热温差减小，热风温度降低，影响锅炉的着火稳定性；而且省煤器出口很容易达到饱和状态，严重时发生给水部分蒸发现象，使管道容易振动，影响安全性；采取改造空气预热器来降低排烟温度：这会使得热风温度偏高，使得炉膛区域热负荷偏高，炉膛温度水平高，熔融的煤粉很容易粘结在水冷壁表面造成结焦，影响锅炉的安全运行；国电石横发电厂#2炉低压省煤器改造项目汇报3采取燃烧调整的方式来降低烟温：这势必会使得炉膛出口烟温降低，过热汽温或者再热汽温会降低，在保证负荷的前提下汽轮机流量增加，轴承的轴向推力也随之增加，安全性降低。而且该方法还收到煤质变化的影响。2．低压省煤器系统设计理念及原理系统说明：低压省煤器是利用锅炉排烟余热，节约能源的有效措施之一，并颇具特色。图1是传统低压省煤器的系统图。低压省煤器装在锅炉尾部，结构与一般省煤器相仿，汽水侧连接于汽轮机回热系统的低压部分。由于内部流过的介质不是高压给水，是凝结水泵供出的低压凝结水，压力较低，所以称为低压省煤器。图1传统低压省煤器系统图节能原理：从某个低压加热器引出部分的凝结水，送往位于锅炉尾部的低压省煤器。凝结水在低压省煤器内吸收热量，降低排烟温度，而自身被加热、升高温度后再返回低压加热器系统。这样的低压省煤器，其系统并联或者串联在加热器回路之中，代替部分低压加热器的作用，是汽轮机热系统的一个组成部分。这是低压省煤器的最大特点，也是它不同于一般省煤器和回收排烟热量的余热锅炉之处。低压省煤器将排挤部分汽轮机的回热抽汽，在汽轮机进汽量不变的情况下，该排挤抽汽将从抽汽口返回汽轮机继续膨胀做功。因此，在燃料消耗量不变的情况下，可以多获得电功，提高装置经济性。3．山东大学相关基础性研究及新型低压省煤器专利技术经过调研得知山东大学在降低锅炉排烟温度方面做了大量的基础性研究工作：（1)扩展表面管（螺旋翅片管，直肋管，H型翅片管）的传热特性及阻力特性研究；（2)低压省煤器热力系统的性能优化及经济性研究；（3)螺旋翅片管翅片间颗粒速度、颗粒密度以及颗粒粒径的PDA实验研究；国电石横发电厂#2炉低压省煤器改造项目汇报4（4)镍铬渗层零隙阻钎焊螺旋翅片管的防磨防腐蚀研究；（5)扩展表面管（螺旋翅片管，H型翅片管）的积灰实验研究；依托这些基础性研究的结果，山东大学在传统的低压省煤器的基础上，取得了新型低压省煤器的发明专利。新型低压省煤器的原则性系统图参见图2，与传统的低压省煤器相比，取水口由一个变成两个，具体的取水位置由现场的烟气露点确定。至除氧器2＃3＃4＃1235641＃左侧烟道右侧烟道78图2新型低压省煤器原则性系统1-镍基渗层螺旋翅片管省煤器本体；2-低压省煤器进口集箱；3-低压省煤器进口手动截止阀；4-低压省煤器出口电调节阀；5-低压省煤器出口集箱；6-低压加热器出口电调节阀；7-凝汽器；8-凝结水泵4．山大低省独特的技术特点：（1）可以直接降低排烟温度，降温幅度大低压省煤器安装在锅炉空气预热器出口，它的传热量直接导致排烟温度的降低。相比于其他各种降低烟温的方法，该方法最直接，降温幅度最大。可以根据厂家的要求，设计大小不同的受热面，达到降低烟温的目的。（2）环保效益巨大直接降低排烟温度，使得烟气体积流量降低，可以使电除尘内的烟气流速在设计流速范围之内，从而进一步保证较高的除尘效率。此外，烟气温度的降低本身也能提高除尘效率与脱硫效率。（3）节水效益：由于加装低压省煤器系统，进入脱硫系统烟气温度降低，消耗国电石横发电厂#2炉低压省煤器改造项目汇报5脱硫工艺水大大降低，节水效果显著；（4）低压省煤器对锅炉没有任何影响由于位于锅炉的最尾部，低压省煤器的热力特性对锅炉没有任何影响。而其他降低排烟温度的方法都会或多或少的对锅炉本体产生影响。（5）锅炉的排烟温度可根据负荷、季节以及煤种进行调整新型低压省煤器热力系统最大的特点就是取水口的位置的选取由原来的一个增加到两个。低压省煤器实际入口水温是两个低加出口水温的混合后的温度，这就等于增加了低压省煤器的调温手段。当外界负荷、煤种以及季节发生变化时，可以同时调整低压省煤器的入口水温与流量，使得管壁温度始终保持在烟气露点以上，从而保证了设备的安全可靠。（6）可靠性较高所提出的新型低压省煤器系统利用凝结水泵出口与除氧器之间的压差，与一级或两级低压加热器并联，不需要外加额外的动力设备来维持流动。传热元件采用镍基渗层螺旋翅片管或ND钢管，能有效减轻磨损、腐蚀及积灰。（7）广阔的安装空间，安装方便根据现场烟道布置，低压省煤器安可装在电除尘与脱硫系统之间的水平或竖直烟道上。还可以安排两段受热面实现深度降低排烟温度。根据工程经验，这部分烟道安装位置充足，空间广阔，安装费用低廉。（8）山大技术还可以实现深度降低排烟温度，把排烟温度降低至八九十度，实现深度节能，并且已经有运行业绩。4．山大低省市场业绩：表一山大低省市场业绩表序号用户名称排烟温度变化℃煤耗率降低值g/kwh数量（台）时间1山东龙口电厂190～1454.95220032山东龙口电厂145～904.3120093鲁能济宁运河电厂163～1383.1722006国电石横发电厂#2炉低压省煤器改造项目汇报64山西神头发电有限公司176～1562.45420085贵州黔桂发电有限公司160～1353.05320076华能白杨河电厂（流化床）155～1371.507220087华能海口电厂180～1404.27420088内蒙古乌海热电厂（供热）180~1453.61200910华能烟台电厂（供热）155~1302.412009三．低压省煤器施工技术方案1．最终方案的论证在方案的论证过程中，由于山大在深度降低排烟温度方面具有业绩，我厂原计划安排两级受热面，深度降低排烟温度至露点以下。考虑到投资问题，最终方案确定设计一段受热面，降低排烟温度25℃。并且为深度降低排烟温度预留了空间。工程性质为交钥匙工程（EPC）。2．方案概述低压省煤器的热力系统如图3所示，设计参数参见表1。低压省煤器与主回水成并联布置，其进口水取自低压加热器系统，设计特定的进水方式与电调阀配合，可实现低压省煤器进水量的切换与调整。进入低压省煤器的凝结水吸收排烟热量后，在除氧器入口与主凝结水汇合。利用两级抽汽之间的压差，克服低压省煤器本体及连接管道的流阻，保证其水侧流量，实现排烟余热的梯级利用。表二低压省煤器设计参数汇总表名称数量单位名称数量单位额定发电负荷315MW锅炉蒸发量953t/h进口烟气温度157℃出口烟气温度132℃低压省煤器水侧入口温度90℃烟侧流动阻力＜370Pa水侧流动阻力＜0.06MPa煤含硫量1.14