低溫省煤器電廠應用探討

周曉文

（神華國能哈密電廠，新疆哈密　839000）

低溫省煤器電廠應用探討

周曉文

（神華國能哈密電廠，新疆哈密839000）

隨著發電機組容量的增大和電廠用煤煤質的變差，對省煤器性能提出了更高的要求，低溫省煤器是利用鍋爐排煙余熱，節約能源的有效措施之一，并頗具特色。低溫省煤器一般裝在鍋爐尾部，構造與其他省煤器相仿。加裝低溫省煤器是電廠鍋爐降低排煙溫度，有效利用煙氣余熱的前沿措施。本文對低溫省煤器的布置方式、經濟性、節能效果、缺點等進行了闡述。

低溫省煤器煙氣余熱經濟性節能優化

1　概述

鍋爐運行中最重要的一項熱損失就是排煙損失，一般約為5%-12%，占鍋爐熱損失的60%-70%，排煙溫度是影響排煙熱損失的主要因素，一般情況下，排煙溫度每增加10℃，排煙熱損失增加0.6%-1%，相應多耗煤1.2%-2.4%。所以，降低排煙溫度對于節約燃料和降低污染具有重要的實際意義，可通過在煙道上加裝低溫省煤器以降低排煙溫度，這在多種降低排煙溫度的鍋爐技術改造中是行之有效的方法。

2　低溫省煤器系統簡介

典型的低溫省煤器的熱力系統如圖1所示。低溫省煤器與主回水成并聯布置，其進口水取自汽輪機的低壓回熱系統，在運行中可調節低省的過水量及入口水溫。凝結水在進入低省后通過吸收鍋爐排煙熱量后，與主凝結水在除氧器入口匯合。這種熱力系統，低省的給水跨過若干級加熱器，利用級間壓降克服低省本體及連接管路的流阻，不必增設水泵，提高了運行可靠性，同時也自然地實現了排煙余熱的梯級利用［1］。

3　低溫省煤器的布置方案［2］

目前，低溫省煤器的布置方式主要有三種。

方案一：低溫省煤器布置于電除塵和脫硫塔之間，低溫省煤器將煙氣溫度降低至110℃左右，進入脫硫塔，被加熱的凝結水進入回熱系統進行循環。在這種布置方式下，低溫省煤器實際上起到GGH加熱器中煙氣冷卻的作用。煙氣經過電除塵的除塵效率達到99%，低溫省煤器處于低塵區，飛灰對管壁的磨損程度大大減輕。被電除塵捕捉到的大部分煙氣中的堿性顆粒，其出口的煙氣帶有酸性，因為吸收塔內本來就是酸性環境，所以要考慮低溫省煤器和其后煙道內的腐蝕。

方案二：低溫省煤器布置于電除塵之前；一般選用位置為鍋爐尾部煙道部分，位于除塵系統之前，預熱器之后的位置。換熱面積較大，占地空間也較大是由于低溫省煤器的傳熱溫差低，需合理考慮加裝低溫省煤器時在鍋爐現場煙道的布置位置。可以采用受熱面優化設計方法來縮小低溫省煤器的外型尺寸，緩解布置上的困難，如采用翅片管代替光管，增加換熱面積，可以大大減少管排的數量。同時低溫省煤器處于高塵區工作，煙塵對于換熱管壁的磨損極大，因此低溫省煤器必須考慮飛灰對管壁的磨損影響。這種布置方式最大的風險是腐蝕。因為經過低溫省煤器后的煙氣溫度已經接近煙氣的酸露點溫度，除塵器、煙道、引風機、增壓風機均可能存在腐蝕風險［3］。

方案三：低溫省煤器按串聯兩級布置；將低溫省煤器分為串連的兩級，第一級布置在除塵器的進口。第二級布置在吸收塔的進口。低溫省煤器第一級布置在空預器出口與電除塵器進口之間的煙道中，對于第一級低溫省煤器著重考慮的是其煙氣出口溫度應高于煙氣的酸露點溫度，以避免其下游設備的腐蝕。在系統中設置第一級低溫省煤器的凝結水旁路，并設置調節閥，在低負荷工況下，部分凝結水走第一級低溫省煤器的旁路，減少吸收煙氣的熱量，使得低溫省煤器出口煙氣始終在煙氣的酸露點溫度之上，避免了除塵器、煙道、增壓引風機腐蝕的風險。

表1　低溫省煤器運行參數

4　低溫省煤器的經濟性初步分析

以某660MW電廠為例，低溫省煤器設置在6、7號低加之間串聯運行，在VWO工況運行時，加裝低溫省煤器前后對各級低加運行參數進行比較，加裝低溫省煤器后，除7、8號低加抽汽分別增加了0.394和0.606kg/s外，5、6號低加抽汽分別少0.637和8.402kg/s，低加少抽的蒸汽繼續在汽輪機內做功。在汽輪機高、中壓缸進汽參數不變的情況下，汽輪機功率由719.301MW增大到723.271MW，低加少抽汽可以增加發電量3.97MW。機組在VWO工況運行時，低溫省煤器運行參數見表1。

低溫省煤器回收了部分煙氣熱量，節約了燃煤，其經濟效益是非常明顯的。從表中可看到，煙氣換熱器回收的熱量為約22.64MJ/ s，根據汽機廠的熱平衡圖，在THA工況下，汽輪機熱耗從7343kJ/ kWh下降到7307kJ/kWh，機組的絕對效率提高0.24%，全廠發電效率提高0.22%，由此降低發電標準煤耗1.2g/kWh，以500元/t的標煤價計算，如年等效運行小時為5500h，則每臺機組全年的燃料成本可下降約500.75萬元，而低溫省煤器的初始投入成本約2000萬元，大約4年便能收回成本。

在吸收塔進口布置低溫省煤器，煙氣系統的阻力增加約600Pa，由此增加的電耗800kW/機組。為了降低了進入脫硫吸收塔的煙氣溫度，可將低溫省煤器布置在脫硫吸收塔的上游。可節約用水約70t/ h。如果脫硫系統采用的工業水，按每噸工業水0.5元計，如年等效運行小時為5500h，一年節水的費用是19.25萬元。對于西北某些水資源較為緊張的電廠，加裝低溫省煤器對于節約用水非常有幫助。

5　加裝低溫省煤器后需考慮

（1）低溫省煤器在運行中需要一定的維護工作量，要關注它的防腐和防煙塵堵塞。具體工程可根據已經投運的經驗，考慮煙氣腐蝕、阻力、磨損和價格等因素選擇合適的換熱管材料和形式、設置吹灰器和清洗水系統等具體措施。（2）660MW級機組如采用鍋爐引風機與增壓風機合并的方案，煙道中布置低溫省煤器，則風機的阻力將新增約600Pa，電機的功率增加400kW左右，風機所配套電機的功率在8000kW以下，電廠廠用電系統采用6kV電壓等級可以滿足啟動要求。（3）材料方面；低溫省煤器的換熱面管可以采用光管、螺旋肋片管和高頻焊翅片管。與一般光管相比，螺旋肋片管和高頻焊翅片管有較好的傳熱性能。即便肋片和翅片間距較大時，其換熱面積也比同種規格光管要小，因此可減小低溫省煤器的外形尺寸和管排數，減少煙氣流動阻力。螺旋肋片管和高頻焊翅片管比較容易積灰。煤灰特性及煙氣流速直接影響積灰的程度。因此在設計時可適當提高煙速。為減少省煤器管壁積灰只有選擇合適間距的螺旋肋片管和翅片管。低溫省煤器布置方案如果采用方案二、三時，對于處于高煙塵區工作的低溫省煤器還應考慮飛灰對管壁的磨損影響，選擇合適的煙氣流速和換熱面材料是關鍵。在低溫省煤器管排間將通過增加部分蒸汽吹灰器。對于低溫省煤器在布置上必須考慮可拆卸的形式，并在低溫省煤器上設置水清洗系統和沖洗水回收系統，利用機組停役期間進行定期水清洗。

6　結語

總的來說，電廠加裝低溫省煤器利遠大于弊，不管是新建機組還是老機組，出于節能優化或者增加排煙利用都可以考慮增加低溫省煤器這個設備，總結優點大致如下：

（1）可降低排煙溫度30～50℃。可獲得顯著的節能經濟效益。（2）大大降低脫硫系統的水耗。在加裝了低溫省煤器后，脫硫系統的噴水降溫裝置或事故（噴淋）降溫裝置可取消掉，從而使脫硫系統更加節能。（3）增設低溫省煤器，可減少抽汽量，降低煤耗。（4）具有良好的煤種和季節適應性。（5）充分利用鍋爐自身以外的空間場地，對所需要的受熱面進行布置，并預留足夠的檢修空間，以便日后檢修。（6）利用鍋爐的余熱與汽輪機的低加系統巧妙地結合起來是本技術的特點，不會不利于鍋爐燃燒和傳熱。（7）拆除GGH的脫硫改造工程中，為了解決去掉GGH后煙氣對脫硫系統的不利影響，需在吸收塔入口處加裝低溫省煤（GGH的阻力比低溫省煤器高300-400Pa），這樣就降低排煙溫度，提高鍋爐效率。（8）因為本系統是靜態設備，沒有動力裝置，所以系統本身是低能耗。

［1］張炳文，楊萍，周振起等.新型低溫省煤器在電站鍋爐上的應用［J］.節能，2002（9）：32-33.

［2］谷巍.威海電廠2號爐低溫省煤器的優化設計［J］.節能技術，2003（6）：19-21.

［3］于淑梅，張文寶.電廠熱力系統分析方法的研究現狀及發展趨勢［J］.節能技術，2006（11）：534-537.

周曉文（1987—），男，湖南長沙人，本科，現就職于神華國能哈密電廠，研究方向：鍋爐專業。