循环流化床(CFB)机组因具有燃料适应性广､燃烧效率高､负荷调节好､SO2及NOX排放量低等优势,目前在我国得到了广泛利用｡由于流化床锅炉往往燃用高灰分劣质燃料,因此排渣热损失较大,若能将排渣热量回收利用,则可以大大提高机组的经济性｡冷渣器作为CFB机组特有设备,其排渣的余热利用是节能增效的热点之一,因此采用合理的余热利用系统方案是节能增效的关键｡
本文以山西平朔煤矸石电厂300MWCFB空冷机组采用的冷渣器余热利用系统方案为例,并在此基础上提出不同的余热利用系统方案,对各方案进行经济性分析,提出了最优的冷渣器余热利用方案｡
1机组概况及原始数据
1.1机组概况
该电厂锅炉型号是SG-1060/17.5-M802,其型式是亚临界中间再热､单汽包自然循环､平衡通风､循环流化床锅炉,由单炉膛､4台高温绝热式旋风分离器､4台U型返料器､4台外置式换热器､尾部对流烟道等组成;汽轮机型号是NZK300-16.7/538/538,型式是亚临界､单轴､双缸双排汽､中间再热､直接空冷凝汽式汽轮机;发电机型号是QFSN-300-2,冷却方式为水-氢-氢型｡该电厂每台炉下部安装了两台风水冷渣器及两台滚筒冷渣器,将低渣由约850~900℃冷却到150℃以下,冷却后的底渣依次经过输渣机､斗提机､粗细分离后进入渣仓｡
1.2原始数据
冷渣器余热利用系统经济性分析所需的原始数据见表1所示｡排渣量的大小对冷渣器余热利用系统的经济性有很大影响,因此每个负荷下选择2个工况,工况1表示排渣量小的情况,工况2表示排渣量大的情况｡
2冷渣器余热利用方案及分析
2.1冷渣器余热利用方案
(1)方案1如图1所示,部分凝结水从汽封冷却器出口引至冷渣器,在冷渣器吸收热量后返回到6号低压加热器入口,冷渣器与7号低压加热器并联｡方案1为厂内现采用方案｡
(2)方案2如图2所示,部分凝结水从汽封冷却器出口引至冷渣器,在冷渣器吸收热量后返回到5号低压加热器入口,冷渣器与6､7号低压加热器并联布置｡
(3)方案3如图3所示,部分凝结水从汽封冷却器出口引至冷渣器,在冷渣器吸收热量后返回到7号低压加热器入口,冷渣器与7号低压加热器串联布置｡
2.2各方案经济性分析
依据不同工况THA低加设计数据,见图4所示。
采用等效焓降法得到各工况下的基础数据,见表2所示｡
根据等效焓降的理论对3个方案进行经济性分析｡冷渣器余热利用系统属于内部热水带热量进出系统,引起做功变化的计算公式如下:
因此可以得出3个方案做功变化的计算公式如下所示,计算结果分别见表3､表4､表5｡
方案1:ΔH1=af[(hf-t1)η2+τ1η1
]方案2:ΔH2=af[(hf-t2)η3+τ1η1+τ2η2]
方案3:ΔH3=af(hf-t0)η1式中:ΔH1､ΔH2､ΔH3分别为各方案做功的增加量,kJ/kg;af为冷渣器冷却水份额,%;hf为冷渣器出口水焓,kJ/kg;t0､t1､t2分别为汽封冷却器､7号低加､6号低加出口工焓,kJ/kg;τ1､τ2分别为7号低加､6号低加的工质焓升,kJ/kg;η1､η2､η3分别为7号低加､6号低加､5号低加的抽汽效率,%｡
2.3结果分析
图5给出了3个方案各工况下,冷渣器余热利用后发电标煤耗降低量,可以看出6个不同工况下,方案3的节能效果最好,只有在75%负荷下工况1及50%负荷下工况1下煤耗出现了微量增加;方案2最差,6个工况下煤耗均增加,且增加幅度较大;方案1居中,在100%负荷下工况2及75%负荷下工况2下煤耗有降低,其余均增加,但增加幅度较方案2小｡
图6(a)示出了3个方案下不同负荷工况1煤耗降低量;图6(b)示出了3个方案下不同负荷工况2煤耗降低量｡从图中可以看出方案1及方案2随着负荷的降低,发电煤耗的降低量减小明显,负荷越低节能效果越差,方案3发电煤耗的降低量随负荷降低没有明显减小｡因此,方案3节能的优越性在中低负荷体现的更加显著｡
图7(a)示出3个方案中100%负荷下工况1与工况2煤耗降低量,图7(b)示出3个方案中75%负荷下工况1与工况2煤耗降低量,图7(c)示出3个方案中50%负荷下工况1与工况2煤耗降低量｡从图中可以看出3个方案中相同负荷条件下,工况2的煤耗降低量都较工况1大,节能效果更明显｡这说明在冷却水量基本不变的情况下,排渣量越小,冷渣器余热利用系统的节能效果越差｡这是由于排渣量小时,冷却水在冷渣器出口的温度远远小于下级加热器入口应达到的温度,造成下级加热器超出力运行,增大了高品质蒸汽的抽汽量,致使整体的循环效率下降｡因此,在排渣量小时,可以通过控制冷却水的流量来提高冷渣器冷却水的出口温度,减小高品质蒸汽的抽汽量,提高整体的循环效率,使得冷渣器余热利用系统的节能效果最大化。
3结论
(1)在冷渣器与7号低压加热器并联的余热利用方案的基础上,提出了冷渣器与6､7号低压加热器并联布置和冷渣器与7号低压加热器串联布置2个新的余热利用方案｡
(2)针对100%负荷､75%负荷､50%负荷及不同排渣量的运行工况,采用等效焓降法对3个方案进行了经济性分析,得出冷渣器与7号低压加热器串联布置的方案为最佳余热利用方案｡与现有方案相比,100%负荷时可以降低标煤耗0.12g/kW˙h到0.95g/kW˙h,75%负荷时可以降低标煤耗0.63g/kW˙h到1.32g/kW˙h,50%负荷时可以降低标match煤耗1.91g/kW˙h到3.15g/kW˙h｡
(3)分析了排渣量小时余热利用效果差的原因,提出通过控制冷却水流量的措施来提高排渣量小时余热利用系统的节能效果｡
原标题：00MW CFB 空冷机组冷渣器余热利用系统经济性分析
