降低135MW鍋爐排煙溫度的工程實踐

趙彩虹等

摘 要：該文對幾種降低135MW鍋爐排煙溫度方案進行了技術經濟分析和比較。介紹了某自備電廠采用低溫省煤器降低鍋爐排煙溫度的技術方案特點，改造后的運行情況以及其經濟性分析。本工程的改造經驗對其它機組在降低排煙溫度改造工程具有參考價值。

關鍵詞：鍋爐 排煙溫度 低溫省煤器

中圖分類號：TK223 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（c）-0108-02

Abstract：This article describes several programs to reduce the 135MW boiler flue gas temperature， and describes the use low-temperature economizer to reduce boiler flue gas temperature characteristics of the technical program， operation， and economic analysis. The transformation experiences is also of great reference value for the other power plant.

Key words：Boiler Exhausted flue gas temperature low-temperature economizer

鍋爐排煙溫度對機組煤耗有顯著影響，排煙溫度高的問題也是電站鍋爐較為普遍的問題。

該文介紹了某135MWCFB鍋爐增加低溫省煤器降低排煙溫度來提高機組經濟性的改造及后期運行情況。

1 鍋爐設備狀況

該機組容量為135 MW，鍋爐為CFB鍋爐。采用超高壓參數循環流化床鍋爐、單汽包、一次再熱，高溫絕熱旋風分離器、平衡通風、回料閥給煤、半露天布置。鍋爐尾部煙道內依次布置高溫過熱器、低溫再熱器、一級過熱器、光管省煤器和管式空氣預熱器。鍋爐設計性能參數如表1所示。

鍋爐實際燃用收到基低位發熱量為16 MJ/kg的當地無煙煤。鍋爐實際排煙溫度高于設計值，夏季滿負荷時的鍋爐排煙溫度最高可達185 ℃，超出設計排煙溫度40 ℃以上。過高的排煙溫度不但降低了鍋爐效率，還將減少布袋的使用壽命。

2 降低排煙溫度技術方案的分析比較

通常降低鍋爐排煙溫度方案有以下幾種：第一，通過燃燒優化調整來降低排煙溫度；第二，增加鍋爐省煤器受熱面來降低排煙溫度；第三，增加鍋爐空氣預熱器受熱面來降低排煙溫度；第四，在空氣預熱器或除塵器后增加受熱面降低煙氣溫度。受熱面內的冷卻介質可以采用機組凝結水，發電系統外邊的冷卻介質。

結合該制備自備鍋爐實際結構及運行狀況，對以上幾種降低排煙溫度的方案進行了技術經濟分析。

第一個方案為鍋爐燃燒優化調整，其優點是不需要進行設備改造，投資少、費用低，治理周期相對較短，但該方案所能夠達到排煙溫度的降低幅度有限，且燃燒調整后排煙溫度的降幅不能夠滿足布袋除塵器的運行需求。

第二個方案為增加鍋爐省煤器受熱面，該方案可利用原鍋爐省煤器管束的空間來布置帶有擴展受熱面的省煤器，即可采取將原光管省煤器管更換為“H”型省煤器（或螺旋翅片管）。根據鍋爐省煤器空間，進行了“H”型省煤器受熱面布置；該方案能夠達到的排煙溫度降幅為12 ℃，相應改造的工程造價為700萬元；另一方面，該方案將會帶來其它負面影響，如導致鍋爐水側的加熱、蒸發和過熱吸熱量比率的變化，使得主蒸汽溫度下降。綜合考慮該方案能夠節約的發電標煤耗約為1.50 g/kWh。

第三個方案增加空氣預熱器受熱面，該方案可將原有的光管空預器更換為螺旋槽管空預器。由于煙氣的比熱高于空氣比熱，排煙溫度下降10 ℃，相應的熱風溫度要提高約15 ℃，熱風溫度的提高將會降低空氣預熱器的傳熱溫差減小，從而使得排煙溫度降低幅度有限。根據空氣預熱器的現有空間，進行了該方案受熱面布置；該方案能夠使得排煙溫度下降10 ℃，相應的工程改造價約為550萬元；該方案的節約發電標煤耗為1.50 g/kWh。

第四個方案在空氣預熱器后或除塵器后，增加受熱面。如采用凝結水吸收排煙余熱。根據自備電廠實際情況，低溫省煤器內的凝結水來自冷渣器出口，吸熱后回到回熱系統。根據除塵器煙道前的空間，進行了低溫省煤器受熱面布置，該方案改造費用約330萬元；鍋爐排煙溫度能夠由180 ℃降至140 ℃，由此帶來的標煤耗下降為發電3.70 g/kWh。

通過以上方案分析比較，以增加低溫省煤器改造方案帶來發電標煤耗下降幅度最高，且該方案的投資回收周期最短，改造后的排煙溫度能夠滿足布袋除塵器的運行需要。

3 低溫省煤器改造工程實踐

3.1 低溫省煤器改造設計思想

根據機組實際情況，確定以下設計原則：

（1）保證改造后低溫省煤器的運行可靠性：首先，盡可能采用較低的煙氣流速來降低受熱面磨損速率；其次，采取措施減少或防止低溫省煤器發生低溫腐蝕。

（2）盡可能利用除塵器前上行煙道的空間布置較多的低溫省煤器受熱面，以獲得較大的煙氣溫度降低幅度，以提高改造經濟性；

3.2 低溫省煤器改造方案

低溫省煤器改造工程的熱力系統如圖1所示。低溫省煤器總體與冷渣器出水管呈并聯布置。利用低壓加熱器的級間壓差來克服低溫省煤器蛇形管的水側阻力。在原冷渣器出水管安裝電動調門，來調節低溫省煤器中的冷卻水量。

低溫省煤器安裝在除塵器與空氣預熱器間的上行煙道內，左右側對稱布置。左右側低溫省煤器均由進口集箱、省煤器蛇形管、出口集箱組成。冷渣器出口的凝結水分為兩路，其中一路進入低溫省煤器入口集箱（上集箱），沿蛇形管自上而下流至低溫省煤器出口集箱（下集箱），后與另外一路未經低溫省煤器加熱的凝結水匯集；根據低溫省煤器出口水溫，決定匯集后的凝結水進入1或2號低加。煙氣在低溫省煤器煙道內從下而上橫向逆流沖刷低溫省煤器管束。endprint

低溫省煤器蛇形管材料由兩部分組成：第一部分采用螺旋翅片管；第二部分為耐低溫腐蝕管材，位于低溫省煤器水側低溫段，該部分管材主要用于防止水溫過低時引起的低溫腐蝕。

低溫受熱面整體吊裝3根H型鋼梁，該3根H型鋼梁與另外與之垂直方向的2根H型鋼梁焊接，形成整體框架結構；該框架結構置于標高為13.5 m的混凝土橫梁上；低溫省煤器方案布置總圖見圖2。

3.3 低溫省煤器改造后的運行參數

低溫省煤器改造后的運行數據如下表所示。

在冬季工況，由于環境溫度相對較低，鍋爐排煙溫度可以控制約125 ℃。

3.4 本項目低溫省煤器改造工程技術特點

考慮到機組長期燃用煤質灰分達到40%以上，加上后期計劃燃用更低熱值的煤種，實際改造工程設計中采用多種措施來減少受熱面的磨損。主要采取的措施有：

（1）選擇較低流速；由于磨損速率和煙氣速度的3次方呈正比，較低的煙氣流速能夠確保受熱面磨損速率處于較低水平，能夠保證設備長期穩定運行；（2）設置均流裝置，改善來流煙氣中的顆粒濃度，減少受熱面的局部磨損；（3）在受熱面的彎頭處布置有防磨瓦，防止彎頭磨損；（4）在低溫省煤器受熱面前留有較長的直段煙道，有利于對煙氣流場的整流，減少受熱面磨損不均勻性；（5）低溫省煤器受熱面部分采用噴涂措施來提高表面硬度；（6）低溫省煤器受熱面采用厚壁管，大幅度延長了受熱面使用時間。

由于機組CFB鍋爐已經進行了爐內脫硫，正常運行中的SO2濃度控制已經在800 mg/Nm3（標干，O2=6%）以下。爐內脫硫有利于深度降低鍋爐排煙溫度。本工程采取如下技術措施來防止或減輕受熱面腐蝕：

（1）正常運行時，煙氣采取爐內脫硫，受熱面管壁溫高于酸露點溫度，不會發生低溫腐蝕；（2）在機組非正運行時（脫硫系統非正常運行及省煤器入口水溫過低時），受熱面壁溫可能低于酸露點。因此，低溫省煤器的水側低溫段選用耐低溫腐蝕鋼；（3）受熱面的高溫段換熱管采用部分采用合金噴涂覆蓋，由于耐腐蝕功能。

4 低溫省煤器改造的經濟性分析

低溫省煤器改造后運行情況表明，鍋爐滿負荷下排煙溫度下降了40 ℃以上。增加低溫省煤器成功改造避免了自備電廠因排煙溫度過高，而被迫降低機組負荷運行來保護布袋的運行方式。另外，根據等效焓降法[1]可以計算出機組額定負荷下可節約標煤耗為3.70 g/kWh，機組年運行小時按照5000 h，則每年節約煤量2497 t。按照每噸標煤按照500元計算，每年帶來的收益為124萬元，整個改造工程投資回收年限為2.6年。

參考文獻

[1] 林萬超.火電廠熱系統節能理論[M].西安交通大學出版社，1994.endprint

低溫省煤器蛇形管材料由兩部分組成：第一部分采用螺旋翅片管；第二部分為耐低溫腐蝕管材，位于低溫省煤器水側低溫段，該部分管材主要用于防止水溫過低時引起的低溫腐蝕。

低溫受熱面整體吊裝3根H型鋼梁，該3根H型鋼梁與另外與之垂直方向的2根H型鋼梁焊接，形成整體框架結構；該框架結構置于標高為13.5 m的混凝土橫梁上；低溫省煤器方案布置總圖見圖2。

3.3 低溫省煤器改造后的運行參數

低溫省煤器改造后的運行數據如下表所示。

在冬季工況，由于環境溫度相對較低，鍋爐排煙溫度可以控制約125 ℃。

3.4 本項目低溫省煤器改造工程技術特點

考慮到機組長期燃用煤質灰分達到40%以上，加上后期計劃燃用更低熱值的煤種，實際改造工程設計中采用多種措施來減少受熱面的磨損。主要采取的措施有：

（1）選擇較低流速；由于磨損速率和煙氣速度的3次方呈正比，較低的煙氣流速能夠確保受熱面磨損速率處于較低水平，能夠保證設備長期穩定運行；（2）設置均流裝置，改善來流煙氣中的顆粒濃度，減少受熱面的局部磨損；（3）在受熱面的彎頭處布置有防磨瓦，防止彎頭磨損；（4）在低溫省煤器受熱面前留有較長的直段煙道，有利于對煙氣流場的整流，減少受熱面磨損不均勻性；（5）低溫省煤器受熱面部分采用噴涂措施來提高表面硬度；（6）低溫省煤器受熱面采用厚壁管，大幅度延長了受熱面使用時間。

由于機組CFB鍋爐已經進行了爐內脫硫，正常運行中的SO2濃度控制已經在800 mg/Nm3（標干，O2=6%）以下。爐內脫硫有利于深度降低鍋爐排煙溫度。本工程采取如下技術措施來防止或減輕受熱面腐蝕：

（1）正常運行時，煙氣采取爐內脫硫，受熱面管壁溫高于酸露點溫度，不會發生低溫腐蝕；（2）在機組非正運行時（脫硫系統非正常運行及省煤器入口水溫過低時），受熱面壁溫可能低于酸露點。因此，低溫省煤器的水側低溫段選用耐低溫腐蝕鋼；（3）受熱面的高溫段換熱管采用部分采用合金噴涂覆蓋，由于耐腐蝕功能。

4 低溫省煤器改造的經濟性分析

低溫省煤器改造后運行情況表明，鍋爐滿負荷下排煙溫度下降了40 ℃以上。增加低溫省煤器成功改造避免了自備電廠因排煙溫度過高，而被迫降低機組負荷運行來保護布袋的運行方式。另外，根據等效焓降法[1]可以計算出機組額定負荷下可節約標煤耗為3.70 g/kWh，機組年運行小時按照5000 h，則每年節約煤量2497 t。按照每噸標煤按照500元計算，每年帶來的收益為124萬元，整個改造工程投資回收年限為2.6年。

參考文獻

[1] 林萬超.火電廠熱系統節能理論[M].西安交通大學出版社，1994.endprint

低溫省煤器蛇形管材料由兩部分組成：第一部分采用螺旋翅片管；第二部分為耐低溫腐蝕管材，位于低溫省煤器水側低溫段，該部分管材主要用于防止水溫過低時引起的低溫腐蝕。

低溫受熱面整體吊裝3根H型鋼梁，該3根H型鋼梁與另外與之垂直方向的2根H型鋼梁焊接，形成整體框架結構；該框架結構置于標高為13.5 m的混凝土橫梁上；低溫省煤器方案布置總圖見圖2。

3.3 低溫省煤器改造后的運行參數

低溫省煤器改造后的運行數據如下表所示。

在冬季工況，由于環境溫度相對較低，鍋爐排煙溫度可以控制約125 ℃。

3.4 本項目低溫省煤器改造工程技術特點

考慮到機組長期燃用煤質灰分達到40%以上，加上后期計劃燃用更低熱值的煤種，實際改造工程設計中采用多種措施來減少受熱面的磨損。主要采取的措施有：

（1）選擇較低流速；由于磨損速率和煙氣速度的3次方呈正比，較低的煙氣流速能夠確保受熱面磨損速率處于較低水平，能夠保證設備長期穩定運行；（2）設置均流裝置，改善來流煙氣中的顆粒濃度，減少受熱面的局部磨損；（3）在受熱面的彎頭處布置有防磨瓦，防止彎頭磨損；（4）在低溫省煤器受熱面前留有較長的直段煙道，有利于對煙氣流場的整流，減少受熱面磨損不均勻性；（5）低溫省煤器受熱面部分采用噴涂措施來提高表面硬度；（6）低溫省煤器受熱面采用厚壁管，大幅度延長了受熱面使用時間。

由于機組CFB鍋爐已經進行了爐內脫硫，正常運行中的SO2濃度控制已經在800 mg/Nm3（標干，O2=6%）以下。爐內脫硫有利于深度降低鍋爐排煙溫度。本工程采取如下技術措施來防止或減輕受熱面腐蝕：

（1）正常運行時，煙氣采取爐內脫硫，受熱面管壁溫高于酸露點溫度，不會發生低溫腐蝕；（2）在機組非正運行時（脫硫系統非正常運行及省煤器入口水溫過低時），受熱面壁溫可能低于酸露點。因此，低溫省煤器的水側低溫段選用耐低溫腐蝕鋼；（3）受熱面的高溫段換熱管采用部分采用合金噴涂覆蓋，由于耐腐蝕功能。

4 低溫省煤器改造的經濟性分析

低溫省煤器改造后運行情況表明，鍋爐滿負荷下排煙溫度下降了40 ℃以上。增加低溫省煤器成功改造避免了自備電廠因排煙溫度過高，而被迫降低機組負荷運行來保護布袋的運行方式。另外，根據等效焓降法[1]可以計算出機組額定負荷下可節約標煤耗為3.70 g/kWh，機組年運行小時按照5000 h，則每年節約煤量2497 t。按照每噸標煤按照500元計算，每年帶來的收益為124萬元，整個改造工程投資回收年限為2.6年。

參考文獻

[1] 林萬超.火電廠熱系統節能理論[M].西安交通大學出版社，1994.endprint