热烟气再循环技术在1000MW二次再热Π型锅炉上的应用

热烟气再循环技术在 1000MW二次再热 Π型锅炉上的应用

莫锦锋 1 张丽 2

大唐国际雷州发电公司 广东省湛江市 524000

1. 摘要

二次再热技术代表当前世界领先发电技术，能有效提高机组效率、降低能耗、减少污染物排放，是火力发电机组实现节能降耗、清洁环保的有效技术手段。与常规超超临界一次再热相比，二次再热增加了一级再热器，热效率提高约2.0%，主蒸汽系统吸热量减少10%以上。因此，二次再热锅炉热量分配成为运行的关键。本文针对热烟气再循环技术特点进行分析，为同类型机组提供参考。

关键词:1000MW二次再热；Π型锅炉；烟气再循环；

2. 引言

目前，设计二次再热锅炉主要技术路线分为三种：常规尾部两烟道、尾部三烟道以及烟气再循环技术和烟气挡板的组合，分别代表三大主机厂的技术路线。现在本文对1000MW二次再热Π型锅炉热烟气技术及运行情况进行分析，以便为同类型机组提供参考。

3. 设备概况

某电厂锅炉采用哈尔滨锅炉厂有限责任公司（简称哈锅）的1000MW超超临界二次再热锅炉。该锅炉采用螺旋管圈水冷壁，过热器系统为三级布置，分别为分隔屏、后屏、末过，两级再热器均采用两级布置，尾部采用双烟道布置形式，水平烟道分别布置高压末再和低压末再，尾部前烟道布置高压低再，尾部后烟道布置低压低再，烟气再循环为取自省煤器出口。

4. 烟气再循环技术

烟气再循环是利用再循环风机（GRF）从省煤器出口烟道或除尘器出口高温或低温烟气，送入炉膛底部，从而改变辐射受热面与对流受热面的吸热比例，以达到调温的目的。通过下列控制可达到上述目标：调节烟气再循环（GR）烟气入口挡板，调节烟气再循环风机（GRF）转速。从循环烟气抽取点位置，总共分为三种：省煤器后、除尘器后、引风机后，对应热烟气再循环、中温烟气再循环、冷烟气再循环。

5. 热烟气再循环优势与劣势分析

热烟气再循环从省煤器后抽取烟气，炉烟温度约在320～400℃之间，处于高浓度粉尘、高温烟气的环境下，对风机的耐磨及耐温要求很高，但对炉内燃烧影响较小，需定期进行维护，维护费用较高，不影响锅炉效率。

中温烟气再循环从除尘器后抽取烟气，烟气温度仅为100℃左右，对炉内燃烧稍有影响。由于再循环烟气量流经脱硝装置、空预器和除尘器，设备选型、初投资和运行成本都会增加，且增加了除尘器的运行电耗。再循环风机运行条件较好，寿命较长，但是锅炉效率降低。

冷烟气再循环从引风机后抽取烟气，经过引风机的烟气流量相应增加，且抽取口的烟气压力较除尘器出口要高，即再循环风机的全压升相对较低。因此，冷烟气再循环需要设置调节门进行调节，造成一定的节流损失。

6. 热烟气再循环常见问题分析

   1. 烟气再循环风机磨损及防磨陶瓷脱落

烟气再循环风机的防磨工艺主要分两种，一种为贴碳化硅，另外一种是贴陶瓷片。机组调试期间，在对1、2号炉烟气再循环风机单体调试期间发现，当风机转速提升至800rpm左右时，出现耐磨陶瓷片脱落问题，就地检查能够听到明显陶瓷片脱落后撞击机壳异响，耐磨陶瓷片在风机运行时存在脱落所致。主要原因是耐磨陶瓷片采用燕尾槽安装工艺，不能很好地将陶瓷片固定，后来更换贴陶瓷片工艺后，消除脱落的情况，同时也满足了耐磨的要求。基本上，燃煤灰份在10%～15%，机组投产2年以来未出现过因磨损严重而停运检修的情况。

1. 2. 烟气再循环振动大问题

烟气再循环风机入口设计有集尘灰斗，在机组停运检查发现灰斗中积灰较多，且为细灰，烟气母管集箱中积灰深度达到300mm左右，不易清理。为防止风机因积灰导致振动大问题，在烟气再循环风机入口设置灰斗，可以通过沉降灰的方式降低进入风机的含灰量。75%负荷以下，烟气再循环风机需要维持到750rpm转速下运行，总循环烟气量约为600t/h，才能满足锅炉主汽、一二次再热汽温需求。在实际运行过程中，烟气再循环风机在转速越高，风机振动越大，因此，需要对风机定期进行甩灰。通常选择在90%负荷以上时，关闭进出口挡板进行盘车至常温，让在高速附着在风机叶片上的灰进行冷却沉降掉下，掉下的灰通过下次启动时，被烟道负压抽吸到系统里。

1. 甩灰前后参数对比

1. 3. 烟气再循环对汽温的影响

烟气再循环风机调整有滞后性，对两级汽温的影响时间大概持续20～30min后才能稳定。烟气再循环风机投入后，循环烟气量约300t/h，主汽温度上升约30℃，一二次再热汽温提高约40℃～50℃，烟气再循环率每减少1%，影响两级再热汽温变化约为0.85～1.32℃。由于烟气再循环风口进入炉膛的切圆形式与燃烧器的相反，对于烟气再循环风口的调整对水冷壁壁温、对主再热汽温的偏差均有不同程度的影响，尤其是后墙的烟气再循环风口的开度对前墙的壁温影响较大，从实际应用上看，通过关小后墙烟气再循环风口开度，可以将假想切圆往后墙推移，减轻前墙水冷壁辐射热量，从而降低前墙水冷壁温度，尤其在低负荷期间，下层磨煤机运行时，更加明显。

1. GRF分别对高压再热器、低压再热器、主蒸汽、屏底汽温、理论燃烧温度的影响

1. 4. 烟气再循环风机出口管道鼓风问题

由于烟气再循环风机出入口均为负压系统，正常出力时，出口压力较炉膛压力要高。高负荷时，由于锅炉自身烟气量大、烟温高，汽温较容易达到额定汽温。因此，随着负荷增加，烟气再循环风机出力降低，一旦其出口压力低于炉膛压力，烟气再循环风机内部产生鼓风作用，炉膛的高温烟气便会顺着出口管道返回到风机入口，导致风机入口烟温过高。尤其在高负荷，风机长时间低出力运行时，其管道外部积粘的煤粉非常容易产生自然现象。

1. 5. 烟气再循环风机高温下停运盘车问题

烟气再循环风机在运行中停运，存在风机转子变形抱死安全隐患。发生停运时自动强制进行盘转，以使沉重的风机转子得到均匀冷却的降温，实现防止转子抱死目的。具体程序控制如下：发指令至变频器停止→判断变频器指令下降至3.5%，联锁关闭再循环出口烟气挡板、关闭再循环风机入口烟气挡板，延时1800s停风机。

7. 总结

烟气再循环作为有效调温手段，已经在二次再热锅炉进行推广。对热烟气再循环采取有效除尘措施，控制烟气的含尘量，提高再循环风机的耐磨措施，可以提高风机的磨损寿命，可为同类型锅炉提供借鉴经验。

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