摘 要：本文主要對660MW超超臨界機組直流鍋爐的優(yōu)化設(shè)計進行了分析。包括煙氣高效利用方案的選型、燃煤的煤質(zhì)、前置換熱器工作流程及布置方式、除塵器入口溫度等進行了詳細的說明和分析，以便更好的提升600MW超超臨界機組直流鍋爐煙氣的高效利用率。

關(guān)鍵詞：660MW；超超臨界機組；直流鍋爐；煙氣；設(shè)計優(yōu)化

中圖分類號：TM621.2 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）29-0303-01

在鍋爐熱損失中燃煤鍋爐的排煙占其整體損失的大部分，占燃料熱量的4～8%，所以，要想提升鍋爐的熱效率就必須要降低排煙損失。對電力企業(yè)而言，采用大容量、高參數(shù)燃煤機組，在對發(fā)電煤耗進行降低的同時也要最大化的對系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，以此來達到超低排放的效果。以下主要以某發(fā)電廠為實例，對660MW的超超臨界機組的優(yōu)化設(shè)計進行了分析。

1 實際情況概述

某發(fā)電廠為煤電一體化大型坑口電廠，此電廠660MW的超臨界空冷機組是1000kV特高壓交流輸電工程的配套電源點項目，在機組建設(shè)中同時建有石灰石濕法脫硫以及SCR脫銷設(shè)施，除塵系統(tǒng)采用雙室五電場高效靜電除塵器。鍋爐主要是單爐膛，四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全懸吊結(jié)構(gòu)、一次中間再熱、緊身封閉布置、Ⅱ型變壓運行直流爐，汽輪機為一次中間再熱、單軸、雙背壓、三缸兩排汽、空冷凝汽式汽輪機，發(fā)電機主要是以靜態(tài)勵磁為主，水一氫冷卻汽輪發(fā)電機。

2 設(shè)計條件分析

2.1 煤原以及煤質(zhì)地分析

鍋爐在設(shè)計中的煤種所采用的是褐煤，鍋爐燃煤屬于高揮發(fā)分、高水分、低灰分、低硫分的低熱值煤。

2.2 除塵器入口煙氣溫度的設(shè)計

對鍋爐燃煤煙氣的酸露點的上下限制進行計算時，要依照VerhoffBanchero和HaaseBorgmann估算公式來確定，設(shè)計煤種的煙氣酸露點為106.5℃，而對該煤種的煙氣酸露點進行校核時其溫度應(yīng)為102℃。當(dāng)煙氣溫度降低時，結(jié)露的SO3液滴在高含塵的環(huán)境中會被粉塵吸附包裹，同時會與粉塵中的堿性物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)，從而避免對換熱器、除塵器及下游設(shè)備產(chǎn)生腐蝕。在灰硫比超出100的情況下，煙氣中S03的質(zhì)量濃度低于2.86mg/m3，此時其下游設(shè)備和煙道會發(fā)生的低溫腐蝕性很小。基于上述理論，所以在對此發(fā)電廠660MW機組鍋爐煙氣的裝置出口以及其除塵器入口煙氣的溫度設(shè)計應(yīng)在110℃。

3 對前置換熱器設(shè)計方案的分析

3.1 工作流程及其布置方法的設(shè)計

將前置換熱器布置在空氣預(yù)熱器的入口煙道上方及脫硝裝置煙道出口下方的區(qū)域。換熱工質(zhì)取自3號高壓加熱器人口，在由煙氣換熱后轉(zhuǎn)回到2號高壓加熱器的出口位置。

這種布置方法就等同于將省煤器進行分組布置，以此將原省煤器的出口煙氣溫度進行提升，通常會提高10℃左右，保證脫硝裝置在全負荷下運行。

3.2 設(shè)計說明

邊界條件設(shè)計：

一方面，汽輪機的主要參數(shù)由：主蒸汽流量、主蒸汽出口汽溫、再熱器流量、再熱器出口汽溫構(gòu)成，數(shù)值分別為2145t/h、605℃、1765t/h、603℃。另一方面，的參數(shù)由進口給水溫度，出口給水溫度，進口煙氣溫度，出口煙氣溫度構(gòu)成，數(shù)值分別為：190.7℃、300.8℃、403℃、363℃。而空氣預(yù)熱器的參數(shù)是：人口煙氣溫度363℃，出口煙氣溫度冬季135.7℃、夏季143.9℃，入口一次風(fēng)溫度冬季為30℃，夏季為42℃，出口一次風(fēng)溫度，冬季在350.6℃，夏季為351.1℃，入口的二次風(fēng)溫度與一次風(fēng)相同，但其二次風(fēng)的出口溫度冬季在334.4℃，夏季為335.5℃，煙氣側(cè)阻力入口和出口值為1108和1115Pa。對前置換熱器的性能設(shè)計，其性能指標：進口煙氣溫度為403℃，出口煙氣溫度為363℃，進口給水溫度為190.7℃，出口給水溫度為300.8℃，給水流量為142t/h，BMCR工況煙氣側(cè)提供熱量為19.23MW，煙速為9.2（m*s-1），煙氣阻力為40.4Pa，水側(cè)阻力為439Pa。

3.3 結(jié)構(gòu)的設(shè)計和完善

首先對脫硝裝置進行調(diào)整，在原有脫硝裝置設(shè)計中，催化劑模塊的布置形式職能是9×11，脫硝裝置人口煙道呈喇叭形，出口相對較窄，入口相對較寬，會對煙氣的流場均勻性產(chǎn)生較大影響，使劉板的布置難度增加。一旦煙氣的流速不夠均勻，就會造成催化劑磨損或堵塞。

在調(diào)整鋼結(jié)構(gòu)之后，R排柱向爐前移動1980mm，催化劑模塊的布置可以改為11×9，會提升反應(yīng)器深度與寬度的合理性，使其流場均勻性更好，且導(dǎo)流板布置簡單。在對數(shù)值進行模擬計算后可知，在對其調(diào)整后煙氣的流速與偏差相比之前要小很多，調(diào)整前后2種結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)為：催化劑層數(shù)仍保持3+1層，水平入口煙道尺寸未發(fā)生變化為4450×10380mm，入口煙道擴口尺寸由21380mm調(diào)整為17480mm，豎直上升煙道尺寸由3000×21380mm調(diào)整為3000×17480mm，催化劑模塊布置由9×11塊調(diào)整為11×9塊，反應(yīng)器截面尺寸由8940×21380mm調(diào)整為10920×17480mm，出口煙道縮口尺寸調(diào)整前后未改變?yōu)?3416mm，水平出口煙道尺寸為4000×13416mm，未發(fā)生變化。

4 總 結(jié)

通過以上對660MW超超臨界機組直流鍋爐的設(shè)計優(yōu)化分析，能夠充分將電廠的發(fā)電煤耗最大程度的降低，其數(shù)值在2.17g/kWh，能夠使電廠的總效率提升0.37%，使汽輪機的熱耗率降低59kJ/kWh。而且在THA工況下脫硫入口煙氣溫度也得到了降低，有原先的136.6℃降低到了90℃，每臺鍋爐脫硫系統(tǒng)耗水量從125t/h降至75t/h。水費按5.8元/t計算，則脫硫系統(tǒng)能夠有效的節(jié)約水費159.5萬元/a，總的計算下來每臺機組的年運行費用可以節(jié)省約為214.5萬元。

參考文獻

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收稿日期：2018-9-3