二次再热锅炉烟气再循环方案的设计优化研究

发表时间:2018/11/16   来源:《科技新时代》2018年9期   作者:梁欢华
[导读] 文章对三种二次再热锅炉烟气再循环方案进行对比,并在其中综合性能比较好的方案二实施的基础上分析其存在的问题和影响因素,然后对此方案进行优化和改进,以供参考。

广东大唐国际雷州发电有限责任公司    广东省湛江市雷州市     524255
        "摘要:文章对三种二次再热锅炉烟气再循环方案进行对比,并在其中综合性能比较好的方案二实施的基础上分析其存在的问题和影响因素,然后对此方案进行优化和改进,以供参考。
        关键词:二次再热锅炉;燃气再循环方案;设计优化
        1引言
        目前随着人们生产和生活方式的改变对电能的需求量不断增加,发电企业在不断扩大规模以及增加装机容量的同时,也在寻找提高机组发电效率的有效手段,不仅可以满足人们日益增长的电能需求,而且可以有效降低发电企业的发电成本,提高发电企业的经济效益以及在电力市场中的竞争力水平。二次再热发电技术就是燃煤电厂提高自身发电效率的有效手段,其中对二次再热锅炉再热汽温调节的主要方式就是通过挡板+烟气再循环的组合方式。这也使得烟气再循环系统成为二次再热发电技术应用中的关键部分。而此种太欧文方式虽然具有较高的安全和可靠性,但是在二次再热锅炉中增加二级再热器会使得高压再热器的入口与低压再热器入口的蒸汽温度增高,这就会导致再热器的工作状况变得十分恶劣,而且二次再热锅炉的再热吸热份额要比一次再热高的多,这也增加了对此调温方式的设计难度。因此本文就针对烟气再循环系统的不同烟气抽取方案进行对比和优化。
        2烟气再循环的方案分析
        目前在二次再热锅炉中比较常用的烟气再循环方案主要根据机组尾部再循环烟气抽取位置的不同而分为三种不同的方案,不同方案及其烟气抽取位置如图2.1所示。
       
        图2.1 烟气再循环系统
        如图2.1中所示的方案一和方案二采用的风机型式是离心式或者轴流式风机,这两种方案具有较高的可靠性,而且工作条件也与引风机相同,但是方案一的应用会导致引风机、电除尘器以及空气预热器选型的出力增加,而方案二会导致电除尘器、空气预热器的选型出力增加。而方案三则采用的是离心式风机,此种方案的应用对其他设备不会产生影响,但是在高含尘烟气条件下会具有较差的运行可靠性。除了对上述三种方案的优缺点进行分析之外,经过目前国内外对这三种方案的应用案例分析可知,这三种方案在不同的电厂中应用均表现出良好的效果,但是总体来说,方案一二虽然都具有较高的运行可靠性,其中方案一应用的经济性比较差,而方案三却表现出良好的经济性,并且不需要在燃气机组中进行除尘装置的额外设置。不过将方案三在燃煤机组中进行应用时,由于燃煤机组运行中省煤器的出口烟气中的含尘量比较高,因此需要额外进行机械除尘器的设置,否则就会增加再循环风机以及附属设备的磨损现象而降低其系统的可用率。经过不同燃煤电厂中对上述三种方案进行长时间的实际应用可知,其中方案二的综合应用效果最佳,因此,本文针对方案二对其烟气再循环方案进行进一步的研究和优化。
        3烟气再循环方案的优化
        3.1烟气再循环方案的初步设计
        在采用方案二对烟气再循环放方案进行设计时,由于所采用的二次再热机组使用的是十级抽汽回热系统,此种系统所表现出的最大特点就是具有较高的给水温度,通常会达到330℃左右,这就会直接导致锅炉省煤器给水欠焓比较低,主要表现为空预器出口排烟温度的升高以及锅炉运行效率的降低。为了提高锅炉的运行效率,就需要在空预器烟道位置进行旁路烟道的设置,以及在旁路上进行余热利用装置的设置来降低其排烟温度。而其中的余热利用方案则主要有采用高、低压省煤器以及烟气换热器这两种方案。这两种方案中的后一种方案由于采用了烟气换热器,就是对空预器后低温省煤器系统的出口烟气进行利用,将烟气通过循环风机升压之后可以作为烟气换热器的冷源与空预器旁路的热烟气进行交换,最后进入炉膛内进行利用,表现出较好的应用效果。
        3.2初步设计方案技术分析
        在对上述方案进行设计和优化的过程中,以下问题对方案的设计和优化产生不利影响,主要表现为以下几个方面:一是提高了基建投资成本。这主要是由于在经过上述方案应用之后锅炉尾部空预器以及电除尘器出口的烟道普遍增加了15~25%左右的循环烟气流量,这就需要在对省煤器以及除尘器进行设计和选择时需要考虑具有较大选型参数的装置,而且在此系统中还要额外增加烟气换热器,因此使得基建投资成本有所提升。二是降低了烟气换热器的可靠性。在锅炉运行负荷变化时会导致烟气换热器的流量发生变化,主要表现在锅炉负荷降低时会导致烟气再循环量增加,影响到空气预热器烟气量的减少、排烟温度的降低。如果此温度降低到低于烟气酸露点温度10℃以上时就需要将烟气换热器的旁路烟道进行开启而停止烟气换热器,此时如果发生锅炉来煤煤质硫份波动的情况,就会不可避免产生低温腐蚀的问题,而且也会增加通风阻力以及出现烟气换热器差压等问题,进而对再循环风机的运行产生不利影响,甚至会出现需要对再热汽温进行调整的严重问题。三是运行控制策略更加复杂。这主要是由于在使用上述方案之后如果需要对炉膛内的烟气再循环风量和温度进行调节,就需要对空预器主通烟量、旁路烟量以及烟气换热器冷端再循环烟气量等输入变量进行调节,加之这三个输入变量的调节具有一定的耦合性,使得运行控制策略变得更加复杂,在对再热汽温的变化进行响应和调节时会出现一定的延迟性,影响机组运行的安全性和稳定性。四是烟气换热器具有较高的漏风率。主要是由于其两侧炉烟有比较大的泄漏量而导致大量换热量的损失,从而降低机组运行经济性。
        3.3烟气再循环设计方案的进一步优化
        正是由于上述影响因素会对二次再热锅炉的安全和稳定、经济运行产生不利影响,就需要对此方案进行进一步的优化和改造。其中可以采用中温炉烟再循环风机,并且从锅炉省煤器出口直接抽取部分烟气不经过除尘就通过炉烟循环风机进入制粉系统,这样不仅可以使得含氧量降低,而且有助于干燥出力的提高以及对煤粉爆炸起到良好的预防作用。经过某燃煤电厂中此改造方案进行长达一年的实际应用之后,发现风机磨损的问题得到了有效改善,而且可以满足二次再热锅炉烟气再循环烟气系统运行可靠性的要求。此种改造方案只需要在脱硝装置入口烟道位置进行抽烟口的设置,使得烟气再循环变为锅炉本体内循环,这样就节省了烟气换热器,也不会对低温省煤器和除尘器等炉后烟气系统设备产生影响,不仅可以实现锅炉运行效率的提升,而且提高机组运行的经济性。
        4烟气再循环方案技术比较分析
        经过上述分析,在对初步设计方案以及对上述方案二进行优化之后,将这两种方案的技术经济性进行对比,对比结果如表4.1所示。
        表4.1 两种方案的技术经济性对比
       

        5结语
        在对三种不同的炉烟直接循环方案进行对比并对其中的方案二进行问题分析和优化之后,经过某燃煤电厂的实际运行,不仅表现出良好的系统运行稳定性,而且机组供电煤耗也降低至272g/kW·h左右,缩小了与国际先进水平之间的距离,为推动我国二次再热发电技术的快速发展起到重要作用。
        参考文献:
        [1] 张一帆, 梁法光, 杨玉,等. 超超临界二次再热机组锅炉烟气再循环对锅炉水动力和壁温分布影响[J]. 热力发电, 2017, 46(8):42-48.
        [2] 杨华, 茅义军, 尹雪梅,等. 二次再热锅炉烟气再循环方案的设计优化[J]. 电工技术, 2016(3):00216-00218.

投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: