郭奉超
青岛鸿瑞电力工程咨询有限公司 山东青岛 266100
摘要：为实现节能降耗的目标，电厂在热量的综合利用上从多个角度出发，对电力生产的各个环节上推进热量的利用，其中采用低温省煤器对烟气余热的利用以及采用加热器对轴封溢流蒸汽热量的回收在电厂中广泛运用。
关键词：低温省煤器；轴封溢流；回热系统
1 低温省煤器的热量利用
排烟热损失是锅炉各项热损失中最大的一项，一般为送入炉膛热量的6%左右，占锅炉热损失的60%～70%。影响排烟热损失的主要因素是排烟温度，一般情况下，排烟温度每增加10%，排烟热损失增加0.5%～0.8%，相应多耗煤1.2%～2.4%。增设低压省煤器后，大量烟气余热进入回热系统，相应减少了汽轮机的抽汽，在同样的发电量下，降低了机组的煤耗，提高了整机的热效率及机组的经济性。
低温省煤器在回热系统中的位置通常有串联及并联两种方式。低温省煤器在回热系统中设置要求如下：
入口水温要求，由于受到烟气露点温度的限制，低温省煤器的凝结水入口水温需要控制在70℃以上，不能低于70℃。
最大热量利用要求，需要的凝结水量最大，凝结水温度越接近要求的最低温度越好，可以在换热中最大量的吸收烟气余热。
最高经济性要求，利用低温省煤器替代回热系统中的汽轮机抽汽品质越高越好，可以排挤高一级的抽汽流量，机组运行更为经济，低温省煤器的凝结水出口温度越高越好。
2 轴封溢流的热量利用
自密封系统是在机组正常运行时，由高中压缸轴端汽封的漏汽经喷水减温后作为低压轴端汽封供汽的汽轮机汽封系统。机组启动时依靠辅助蒸汽供汽，机组到达一定负荷后，高中压缸的漏汽超过低压缸的轴封供汽需求量时，系统就达到了自密封状态；随着负荷的进一步升高，高中压缸的漏汽量大于低压轴封的需求量，轴封母管或者联箱压力上升，溢流阀开启，系统多余的蒸汽排出，维持轴封供汽压力稳定。轴封溢流通常排汽到末级低压加热器，但随着机组参数的不断提高，部分高中压分缸机组机型的高、中压缸的自密封系统中的轴封溢流量较大，且参数也越来越高，不再适合溢流到末级低压加热器，需要增加一级溢流加热器对溢流热量及工质进行回收。
轴封系统如果溢流受阻，轴封母管压力升高，引起轴端冒汽，润滑油中带水等危害，严重影响机组的运行安全性。溢流加热器在回热系统中的设置要求如下：
冷却水温要求，自密封系统溢流量是与机组负荷、轴封间隙等因素相关，在机组的运行过程中是逐渐变化的，并不稳定。溢流加热器在回热系统中务必保证冷端对热量的吸纳能力，尽量降低入口水温。
压差要求，自密封系统的轴封母管或联箱运行压力较低，通常为30 k Pa·g，自密封系统的溢流蒸汽排到溢流加热器必须要有足够的压差，否则可能造成溢流不畅，不得不将溢流切换到凝汽器或排汽装置，影响机组经济性。
3 综合利用方案对比
低温省煤器和溢流加热器在回热系统中的位置对机组的经济性有较大影响，合理的布置不仅能最大限度地利用热量，同时对系统的安全运行不会产生风险，不影响机组安全性。以某350 MW超超临界三缸两排汽直接空冷机组为例，机组回热系统采用七级回热，含三级高压加热器、一级除氧器、三级低压加热器。低温省煤器按入口水温70℃时，最大负荷15 MW计算；自密封系统溢流量按极端情况（轴封间隙按最大值）时的热负荷13 MW计算。
3.1 常规布置方案
轴封溢流压力较低，加热器出口温度低于低温省煤器出口温度，按照能级梯次，低温省煤器在回热系统中的位置应在轴封溢流加热器后（按凝结水流向），常规方案有四种。
3.2 方案对比
根据汽轮机抽汽参数，利用换热器热量、质量平衡进行数值计算，结合原热平衡图，各方案中排挤的低压加热器抽汽热量详见表1。
表1 各方案热量利用参数对比
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上述方案中，从总热量的利用上看，方案三、方案四优于方案一和方案二，但对于低温省煤器都没有达到最大的热量利用；从能级的利用上看，方案三优于方案四；从运行安全角度上看，方案一和方案二中将溢流加热器布置在1#低加的出口，溢流加热器的出口水温达到了88.5℃，考虑到换热端差（上端差按2.8℃考虑），加热器处的压力为73.6 k Pa·a，与轴封母管的压差仅为56.4 k Pa，对溢流系统的管道及调节阀要求加高，如果设计不合理极有可能造成轴封溢流不畅，导致轴端冒汽、油中带水的运行风险。方案三和方案四将溢流加热器布置于轴封加热器后，溢流加热器的出口水温仅为65.2℃，溢流加热器端的压力较低，可满足轴封的正常溢流，保证轴封系统的运行安全。
3.3 方案优化
由于低温省煤器防止烟气温度低于露点温度，入口水温不能太低，但同时入口水温越低，对烟气的热量利用又越多，最适合的入口水温就是控制在允许范围的最低值，既能防止低温腐蚀，又能最大限度吸收余热。
在旁路管道上配置调节阀，调节旁路流量将低温省煤器的入口温度稳定控制在70℃，此时低温省煤器热负荷最大，烟气的余热利用率可达到最高，方案五的热量利用参数详见表2。
表2 方案五热量利用参数
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优化后的系统方案，在机组运行中，如果轴封溢流量较小，溢流加热器出口温度较低，也可通过1#低加将凝结水温度提高，防止低温省煤器中的烟温太低；如果低温省煤器出口烟温高，可以通过1#低加的旁路调节阀进一步调节，降低入口水温，将低温省煤器出口烟温控制在允许范围内的较低水平，系统运行更加灵活，节能效果更好。
4 结论
根据热力系统的特点，对低温省煤器以及轴封溢流加热器在回热系统中的位置进行对比优化，低温省煤器既最大限度利用了烟气余热，又防止了低温腐蚀；轴封溢流加热器既回收了热量，又满足了轴封系统的要求。优化后最大限度降低了机组煤耗，减少二氧化碳的排放，提高机组的经济性。
参考文献
[1]王军生.锅炉排烟温度升高原因的分析及采取的措施[J].知识经济,2013(19):90-91.
[2]胡波.汽轮机自密封汽封系统分析及探讨[J].热力发电,2002(1):54.