循環流化床鍋爐低溫省煤器系統技術分析

張國華

（江蘇華美熱電有限公司，江蘇 徐州 221000）

循環流化床鍋爐低溫省煤器系統技術分析

張國華

（江蘇華美熱電有限公司，江蘇 徐州 221000）

低溫省煤器是利用鍋爐排煙余熱提高煙氣利用效率的一種手段，是節約能源的有效措施之一，可以有效提高全廠熱效率。低溫省煤器已成功應用于國內許多電廠，是一項相對成熟的技術。本文針對某電廠循環流化床機組特點，對循環流化床鍋爐低溫省煤器技術進行了可行性分析，確定了適用于本廠低溫省煤器的布置位置、布置方式，同時，提出了此技術在應用中需要注意和解決低溫省煤器的腐蝕、換熱面管的積灰等問題。最后，通過綜合效益分析，得出了循環流化床鍋爐低溫省煤器技術適用于本電廠。

循環硫化床鍋爐；低溫省煤器；技術分析

近年來我國的煙氣環保指標已經上升了許多。為了可以更好的實現達標排放，可以增加設置一些脫硫的裝置，而這種裝置當中的石灰石、石膏等物質的存在對溫度也有要求，不能超過80℃，降低原本達到140℃的煙氣溫度至80℃。為了可以更好的實現這一目標，就需要采取一些其他的措施，例如噴水減溫等等。在采取這種方式的時候也需要注意，降溫水的需求量比較大，對于脫硫系統而言，也增加了其負擔，更加是一種資源浪費—煙氣中熱量損失，致使煙囪入口煙溫過低，煙囪出口水蒸氣明顯。

1 循環流化床鍋爐低溫省煤器技術可行性分析

循環流化床鍋爐采用爐內噴鈣脫硫工藝，大部分硫分在爐內脫除，鍋爐尾部煙氣中硫分含量減少，煙氣露點降低，使得排煙溫度在設計值基礎上進一步降低成為可能，在鍋爐尾部受熱面不發生低溫腐蝕的前提下更充分地利用排煙余熱。鎳基滲層零隙阻雙縱肋片管是高溫低壓省煤器傳熱元件，其肋片與母管的焊接工藝特點為接觸熱阻幾乎為零，抗腐蝕，耐磨損，不易積灰，是專門為低壓省煤器設計的。低溫低壓省煤器傳熱元件采用搪瓷管、考登鋼、ND鋼或者其他耐腐蝕管。搪瓷管具有優良的耐酸堿性及良好的導熱性，耐酸實驗表明搪瓷管的耐酸持續時間超過同尺寸十個碳鋼管，300℃激冷實驗表面無變化，保證了搪瓷管受熱面的使用壽命。低溫省煤器及擴展表面強化換熱技術，應用于鍋爐尾部受熱面改造技術已經在國內幾十家電廠的節能改造項目中得到應用。在理論上發展到結構系統最優化的階段。因此本技術是成熟技術。目前鍋爐深度降低排煙溫度正成為一種趨勢。根據調研及咨詢，寶麗華電廠三期工程直接配套低溫省煤器，排煙溫度在145度左右，經煙氣利用后降至120度之間，效果明顯。臨渙電廠改造布置在引風機出口處，目前運行穩定良好。國內其他電廠如華能濟寧電廠進行低溫省煤器降低排煙溫度較早，相關技術改造方案成熟。

2 設計方案分析

2.1 基本設計理念

（1）考慮到溫降可能低于煙氣露點，防止低溫腐蝕、減輕受熱面管磨損、降低煙道壓降等一系列問題，需全面考慮尤其是防腐。（2）在保證設備的安全可靠性之下，需要不斷去減少一部分的換熱面的重量，減少一部分不必要的投資。（3）選擇合理的低加熱取水點，設計煙溫的降值不低于30℃。（4）采用鎳鉻滲層釬焊片管、低溫段采用考登鋼，年腐蝕控制在0.2mm/a。

2.2 布置位置選擇

（1）除塵器前，空預器后。優點：①由于排煙溫度降低煙氣體積流量，減少引風機、增壓風機消耗功率。②降低飛灰比電阻，提高電除塵器運行收塵效率（選用布袋除塵器時可保護布袋不超溫）。缺點：①灰分高，需充分考慮積灰、防磨。②引風機、煙道、增壓風機需全面考慮防腐。③對于布袋除塵器，排煙溫度不能低于120℃，溫度過低易對布袋低溫腐蝕，熱能利用低。（2）引風機后，脫硫反應塔前。優點：①排煙溫度可降至煙氣露點附近及以下，熱能利用大。②煙氣反應塔要求煙溫不得大于80℃，節省反應塔煙氣降溫噴水，節水的同時降低了凈煙氣中的含濕量,保護煙囪，防止煙囪過度出現水蒸氣（俗稱石膏雨）。缺點：①凝結水管道較長，升壓泵需克服的管道阻力及消耗功率也更高。根據我公司循環流化床鍋爐情況，結合石灰石-石膏濕法脫硫運行要求，綜合考慮設備投資，建議采用安裝在引風機后脫硫反應塔前。

2.3 布置方式選擇比較

（1）串聯布置。從低壓加熱器的出口處進行凝結水的導出，將這些水導入到低溫省煤器當中，在里面進行升溫再返回低壓加熱器的入口，形成一個循環的系統。從凝結水流這樣一個導出、流入的循環系統當中，我們發現低溫省煤器與低壓加熱器之間的關系主要是串聯關系，成為了系統的一部分，不再是單一的。這種串聯的優勢在于水流量大，排煙時進行熱量的利用程度也相對比較高，更加經濟實用。不過這種方式的缺點主要是阻力變大，對凝結水泵的壓力也比較大。在系統出現異常情況，無法隔離，影響機組安全運行。

（2）并聯布置（圖1）。一些凝結水從低壓加熱器的出口分流到低溫省煤器當中，被加熱之后，達到一定的溫度，又返回到之前的系統當中，在入口與其他的凝結水匯聚在一起。并聯系統的優點一是對余熱進行梯級的利用。二是并聯的系統黨總各個部分相對來說是比較獨立的，檢修比較方便，缺點在于傳熱溫壓不夠高。綜合考慮，推薦采用并聯運行，在系統設置上進行優化，即可并聯運行又可串連運行。

圖1 低溫省煤器并聯系統圖

3 低溫省煤器需要考慮的因素

低溫省煤器中存在一些問題嚴重影響到了低溫省煤器的安全性和高效運行，腐蝕問題得不到解決，低溫省煤器很難運行。在確定換熱管低溫腐蝕的最低允許工質溫度前，低溫段的材料在選擇時一定要考量多方面的因素。當前，以下幾種材料在我們的考量范圍內，包括不銹鋼材料、耐腐蝕的低合金碳鋼等等。綜合考慮適應性和性價比低溫段建議選取考登鋼。

（1）換熱面管的積灰。低溫省煤器的換熱面管采用的是傳熱性相對來說比較好的管道，由于傳熱性好，對于低溫省煤器的一些外形等都放寬了范圍，可以大幅度的減小尺寸等，對于阻力這一點，也得到了比較大的改善。不過這個管道的缺點主要是不耐臟，容易積壓灰塵，這個灰塵的多少主要和煙氣的流速之間存在一定的關聯，在進行設計低溫省煤器的過程當中，將煙速適當提高，合理布置翅片管的間距。以此來減少省煤器管壁積灰，同時需要設置一些專門的清洗系統，利用機器進行定期或者不定期的清洗工作。（2）煙道的防腐。低溫省煤器后的煙道需要防腐措施，原因是煙氣運行溫度較低，對煙道有腐蝕。（3）設備安全運行。在運行及各個工況下，低溫省煤器系統能連續、正常運行低溫省煤器系統投運后，保證排煙溫度調節靈活，根據煙氣溫度調整冷卻水量而不出現冷卻水沸騰現象以及管排振動等問題。

4 綜合效益分析

4.1 投資費用

低溫省煤器的運用，導致在排煙的整個流程當中，許多項目的費用都有所降低，節約了系統的設計費等費用及附屬配套（管道、閥門、電纜、升壓泵、保溫、支吊架等附件）總費用約為1500萬元。

4.2 經濟效益分析

（1）根據云南大唐國際紅河發電廠委托云南電力試驗研究院，關于對低溫省煤器改造性能鑒定試驗檢測報告，排煙溫度降低了29.6℃，節約煤耗降低了1.6g/(kW·h)。我公司煙氣溫度由140度降至100度左右，降低排煙溫度30～40℃，初步預算可節約煤耗控制在1.5～2.0g/(kW·h)及以上，按年發電36億千瓦時，可節約5400～7200噸煤，標煤按800元/噸計算，年節約432～576萬元。（2）脫硫煙氣降溫消耗脫硫水40噸/小時，年利用小時5800小時，年節約水23.2萬噸，每噸水按5元計算，共節約水費116萬元。（3）升壓泵功率，22kW，年利用小時5800小時，電價按0.3元計算，年消耗電價為4萬元。（4）綜合效益。年回收效益在548～692萬元，有著巨大的經濟效益，同時，減少煙囪水蒸氣含量，具有良好的社會效益。

5 結語

（1）低溫省煤器適合我廠循環流化床鍋爐，結合濕法脫硫，具體布置位置適宜在引風機后反應塔前。（2）改造成功應用，綜合回收約3～4年，有巨大的綜合效益。（3）低壓省煤器回收的熱量，根據公司熱電聯產機組實際情況，可以有若干用途。①在冬季供熱時，低壓省煤器用于加熱供熱用水。由于加熱的方式發生了變化，不再是依靠傳統的蒸汽等方式，對外也產生了一些新的效益，因此這是取得效益最大的一個用途。設計時可在低溫省煤器凝結水出口預留至供熱水換熱器接口，建議熱網設計時可慮部分管網供熱水方案。②夏季沒有供熱負荷時，可以將這些熱量進行回收再利用，導入回熱系統當中。在回熱系統里面，慢慢的對這些熱量經過多環節的處理，再重新引入回熱系統中。

TK229.6

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1671-0711（2017）12（上）-0124-02