H型省煤器在降低鍋爐排煙溫度改造中的應用

摘 要：本文分析了目前我國大型煤粉鍋爐機組降低排煙溫度的改造，通過在鍋爐尾部安裝H型低溫省煤器系統來降低排煙溫度，既可降低排煙溫度，也可大量節約資金，該改造方案在鍋爐降低排煙溫度的改造中具有很好的推廣價值。

關鍵詞：煤粉鍋爐；排煙溫度；H型低溫省煤器

1 前言

近年來，由于我國很多電廠燃用的實際煤質大大偏離原設計煤質，隨著鍋爐積灰、結垢等原因，鍋爐排煙溫度普遍較高，鍋爐效率降低，相對燃煤耗量上升，電廠效率也降低，另外，由于排煙溫度上升，對鍋爐安全運行造成很大的隱患，比如除塵器效率下降，除塵器壽命縮短，煙氣溫度增加，煙氣量增大引起的引風機電耗上升，所以對鍋爐進行降低排煙溫度的改造勢在必行。

對鍋爐進行降低排煙溫度的方式主要有兩種，一種是對鍋爐本體受熱面進行改造，另一種方式是在鍋爐本體外增加受熱面，以吸收多余的熱量。

對鍋爐本體改造，原鍋爐一般設計比較緊湊，空間較小，很難在較小的空間內布置過多的受熱面，另外對于原受熱面改造，最多可使鍋爐排煙溫度恢復到原設計水平，原因是排煙溫度降低過多時，可引起鍋爐省煤器和空氣預熱器低溫段結露酸腐蝕，影響鍋爐安全運行。

對鍋爐本體外煙道增加受熱面，由于在傳統設計中需要考慮溫差小、受熱面布置多、積灰、磨損、阻力、低溫腐蝕等因素，因此在成本非常昂貴，隨著技術的成熟，通過我國研發的高耐磨高效率的H型省煤器對鍋爐尾部煙道進行改造，從而降低排煙溫度，是行之有效的一種方法。

2 鍋爐改造前狀況

某電廠4#鍋爐采用240t/h高壓煤粉鍋爐，鍋爐排煙溫度設計為135℃，#4鍋爐實際運行中由于入爐煤偏離設計煤種較大，鍋爐排煙溫度年平均達到150℃，夏季最高超過165℃，影響鍋爐效率1～2個百分點，嚴重影響機組經濟性；同時，排煙溫度過高，影響電除塵器的運行安全性、脫硫效率，甚至導致脫硫系統退出運行，多次發生環保事件，所以降低排煙溫度，必須增設鍋爐尾部排煙余熱低溫省煤器回收系統。

為降低排煙溫度，在鍋爐本體不做改動的條件下，在鍋爐空氣預熱器出口到除塵器之間的煙道上，通過增加一組H型低壓省煤器系統來保證降低排煙溫度。

低溫省煤器方案設計需要對鍋爐排煙熱損失和汽機回熱系統影響進行整體熱力系統計算和經濟性分析，需要解決所增設的設備積灰、堵灰、磨損、泄露、低溫腐蝕等若干問題，同時還需考慮增設低溫省煤器后對引風機、脫硫系統、煙囪、純凝及供熱工況下汽輪機的安全可靠運行。

為使降低排煙溫度后的煙氣余熱得到充分綜合利用，在低溫省煤器系統設計時結合低溫省煤器和板式換熱器的特點，設計了兩種工況。冬天時，除了用余熱加熱凝結水外，利用板式換熱器吸收多余的余熱用來供熱；在夏天，可以利用低溫省煤器加熱凝結水，另外可以利用板式換熱器加熱熱水用于浴池。

3 H型低壓省煤器改造

3.1 設計參數選取

由于H型省煤器在邊壁效應的作用下具有良好的防磨特性，可采用比光管高的煙速，通過提高煙氣流速，不僅提高傳熱系數，而且可防止受熱面積灰的產生，提高受熱面的傳熱效率，從而在較低的成本下降低排煙溫度。本次改造對原有煙道進行了擴充，在充分考慮煙氣流速和阻力的影響后，選取的煙氣流速為12.5m/s，此煙速在光管省煤器的設計中屬于嚴重超標的范圍，但在H型省煤器中由于其抗磨損的特性，屬于安全范圍。

3.2 低溫省煤器系統

在鍋爐尾部煙道之后，除塵器之前的兩個煙道上，各加裝一臺低溫換熱器。煙氣流經低溫省煤器與換熱器管內水進行換熱，從而降低排煙溫度（由原150℃降低到125℃）。低溫換熱器冷卻水來自1號低加出口，流經低溫換熱器后，150t/h的熱水返回到除氧器。被加熱的水在返回到除氧器之前，要流經板式換熱器加熱供暖熱源或洗浴用水。供暖水和洗浴用水各布置一個板式換熱器（并聯）。供暖用水的板式換熱器每小時可產生114噸熱水，洗浴用水的板式換熱器可將冷水從15℃加熱到45℃，溫升30℃，每小時循環水量85t/h。正常時供暖水滿負荷連續運行；洗浴時開啟洗浴用水系統，供暖系統暫時降負荷運行。

3.3 結構參數的選取

低溫省煤器為防止低溫腐蝕，在設計時將低溫省煤器出口的煙氣溫度設計在大于酸露點5～10℃。低溫省煤器采用國內專利技術的H型鰭片省煤器，低溫省煤器管子采用抗低溫腐蝕的ND鋼，管子規格為Φ38x4，鰭片采用Corten鋼。為降低重量，節約成本，兼顧吹灰和防磨，省煤器采用2.5mm的肋片，肋片節距采用30mm。由于結構需要，省煤器分成上下兩級，煙氣從省煤器底部流入，從省煤器頂部流出，上下級省煤器通過4個通風梁懸吊在外部包墻框架上。用于浴室的板式換熱器，設計壓力1.65MPa，放熱端入口水溫105℃，放熱端出口水溫80℃，放熱端流量82t/h，吸熱端入口水溫15℃，吸熱端出口水溫45℃，吸熱端流量50t/h。用于采暖的板式換熱器，設計壓力1.6MPa，放熱端入口水溫104℃，放熱端出口水溫85℃，放熱端流量120t/h，吸熱端入口水溫50℃，吸熱端出口水溫70℃，吸熱端流量114t/h。

4 H型省煤器在低溫省煤器中的應用

H型鰭片省煤器是通過電阻閃爆焊的方式將鰭片焊接到光管上，通過鰭片擴展受熱面在有限的空間內布置更多的傳熱面積，來增加省煤器的吸熱量。

H型鰭片和管子之間的空腔均能夠增強流體的湍動程度，改善流體流動狀況，因而強化了換熱，提高傳熱系數。H翅片省煤器由于其特殊的結構，采用順列布置，鰭片形成的通道，不僅使省煤器不易積灰和沾污，而且使省煤器的煙氣阻力大大降低，并且在邊壁效應的影響下，使其在較高的煙氣流速下大大地減小了對管子磨損，從而提高其耐磨性。

鑒于H型省煤器其優越的性能，業主要求選用H型低壓省煤器而非光管省煤器或其它的結構。

5 附圖

6 結束語

通過本次低壓H型省煤器改造，鍋爐尾部的排煙溫度從平均150℃降低到125℃以下，鍋爐效率約提高了1.5%左右。阻力只有250Pa，通過校核引風機余量，對鍋爐本體的運行的不會產生影響，由于在鍋爐本體外增加受熱面，也不會對爐膛內煤粉的著火、穩燃、燃燼產生的影響。

本次改造為業主帶來了較大的經濟利益，通過降低排煙溫度1.5%，原鍋爐燃料設計耗量為26t/h，按年運行6000小時計算，一年可節約燃料為2340噸。通過H型低壓省煤器的投運，業主在兩年內就可以收回成本，另外由于排煙溫度降低對除塵器、引風機等都有好處。

本項目的成功運行為我國的燃煤機組的改造提供了很好的參考，可為我國大型鍋爐機組安全健康運行提供非常重要的保障，因此，可以在大型煤粉電站鍋爐降低排煙溫度的改造中予以推廣。

作者簡介：馮包永（1976-），男，青海省貴德縣人，2000年畢業于哈爾濱理工大學熱能工程專業，工程師，現為哈爾濱鑫北源電站設備制造有限公司設計員。