淺談火力發電廠低溫省煤器設置的應用

燕小芬

摘 要 本文主要對煙氣余熱和循環水余熱利用進行技術和經濟論證。推薦設置兩級低溫省煤器，煙氣余熱加熱凝結水，回收了煙氣的余熱，節約了脫硫的耗水量，降低汽機熱耗，提高機組效率。因此，本文主要針對采用煙氣余熱利用作具體分析。

關鍵詞 火力發電廠;低溫省煤器;應用

1低溫省煤器系統概述

低溫省煤器主要是加熱凝結水、采暖水，原煤干燥、直接或利用水媒介加熱預熱器進風等。凝結水在低溫省煤器內吸收排煙熱量，降低排煙溫度，自身被加熱、升高溫度后再返回汽輪機低壓加熱器系統，代替部分低壓加熱器的作用，是汽輪機熱力系統的一個組成部分。低溫省煤器將節省部分汽輪機的回熱抽汽，在汽輪機進汽量不變的情況下，節省的抽汽在汽輪機繼續膨脹做功，因此，在發電量不變的情況下，可節約機組的能耗。

2余熱利用的主要方式

在當今全球范圍內，能源的供需矛盾日益突出，環境污染已經威脅人類的生存，倡導環境、能源、經濟的可持續發展成為當前迫在眉睫的戰略問題，世界各國都日益重視可再生能源和余熱的開發與利用。

火力發電廠大致有以下方法提高全廠的熱效率。首先，提高蒸汽參數，目前國內外主機制造廠都在研究700℃超超臨界機組材料，尤其是材料的熱強性能、抗蒸汽氧化和抗煙氣腐蝕性能、冷熱加工性能等。其次，采用再熱系統和增加再熱級數都是提高循環熱效率的主要手段，對機組熱力系統的優化和廠用電率的降低。再次，降低汽輪機的排汽參數。由于受電廠所處地理位置和氣候條件的限制，循環冷卻水溫是在一定的范圍內變化的，因此汽輪機的排汽參數下降的幅度是有限的。最后，降低鍋爐煙氣的排放熱損失。排煙熱損失是鍋爐各項熱損失中最大的一項，電站鍋爐的排煙溫度通常為120～150℃，相應的熱損失相當于燃料熱量的5%～12%。

3低溫省煤器設置方案

3.1 方案分析

煙氣系統加裝低溫省煤器吸收排煙余熱，可以提高機組的經濟性，節約能源。常規的設置方案如下：

方案1：低溫省煤器布置在空預器出口與除塵器入口之間的煙道上。

方案2：低溫省煤器布置在除塵器出口與引風機入口之間的煙道上。

方案3：低溫省煤器布置在引風機出口與脫硫吸收塔入口之間的煙道上。

方案4：設置兩級低溫省煤器。

3.2 低溫省煤器設置方案的特征

方案1，雖然起到提高電除塵器的除塵效率，有效去除煙氣攜帶的SO3粉塵，使下游煙氣露點大幅度下降的作用。但煙溫只能降到90～110℃，不能達到脫硫吸收塔深度節水的作用。

方案2，既不能提高電除塵器除塵效率，又沒有在除塵器內大量去除煙氣攜帶的SO3粉塵，降低煙溫后可能導致引風機的低溫腐蝕，方案最不可取。

方案3，雖然起到了脫硫吸收塔深度節水的作用，但沒有起到減少除塵器的除塵面積、減少除塵器的占地面積和用材、提高電除塵器的除塵效率，以及降低下游煙氣露點的作用。

方案4，可起到減少除塵器的除塵面積、減少除塵器的占地面積和用材、提高電除塵器的除塵效率，以及有效去除煙氣攜帶的SO3粉塵，使下游煙氣露點大幅度下降，同時引風機的軸功率減少、廠用電減少的作用。

在考慮到本工程煤質含硫量不高的前提下，我們推薦采用方案4（設置兩級低溫省煤器）的設置。

3.3 煙氣溫降以及低溫省煤器材料的選取

（1）第一級低溫省煤器（布置在空預器出口與除塵器入口之間）煙氣溫降及材料的選取考慮到煙溫在90～110℃時煙氣攜帶的SO3粉塵可被電除塵器有效去除（去除率達95%），使下游煙氣露點大幅度下降等因素，建議第一級低溫省煤器將空預器出口的煙溫由126℃降到100℃。

對于金屬材料，一般只要保證低溫換熱面金屬壁溫高出煙氣酸露點溫度10℃左右就能避免產生低溫腐蝕。據《火電廠煙氣深度冷卻器設計技術方案技術總結報告》介紹：最大露點腐蝕率并不是發生在露點溫度，而是發生在露點溫度以下10℃～30℃和水露點溫度以下。為充分利用煙氣余熱，考慮按酸露點溫度較低的設計煤種選取煙氣溫降。設計煤種煙氣的酸露點溫度為93.33℃，最大露點腐蝕率溫度在63～83℃。因此ND鋼第一級低溫省煤器出口溫度可取100℃。

（2）第二級低溫省煤器（布置在引風機出口與脫硫吸收塔入口之間）煙氣溫降及材料的選取第一級低溫省煤器將空預器出口的煙溫由126℃降到100℃后，煙氣經過電除塵的漏風溫降和引風機的溫升后，引風機出口的煙溫可取107℃。如果不考慮電除塵器對煙氣攜帶的SO3粉塵的有效去除，脫硫島吸收塔（FGD）入口的煙氣露點溫度為：設計煤種為87.48℃，校核煤種為97.15℃。85℃的煙溫不在設計煤種的最大腐蝕率區，但處于校核煤種的最大腐蝕率區，低溫省煤器材料可選用氟塑料或者ND鋼。

3.4 低溫省煤器進口水溫的選取

低溫省煤器進口水溫的確定應綜合考慮傳熱經濟性及腐蝕對設備壽命的影響，如選取較低的進口水溫，雖然能增大傳熱溫差，提高換熱效率，但將加劇管壁的腐蝕，如選取較高的進口水溫，則將因換熱溫差小而降低其換熱效率。

對于ND鋼管低溫省煤器，煙氣與凝結水換熱時，管壁溫度主要決定于凝結水的水溫。因此，低溫省煤器進口凝結水水溫不能太低，應控制在水露點以上20℃，也就是低溫省煤器進口凝結水水溫不能低于63℃。

低溫省煤器進水和煙氣的溫度端差不能太小，太小會導致低溫省煤器的換熱面積很大，初投資過大。至少應保證10℃以上的端差，同時又必須保證水溫不低于63℃。所以可以采用兩點取水進行調溫的措施。

低溫省煤器的冷卻水取自主機凝結水系統，取出點兩個，將8號低加出口的凝結水與9號低加出口的凝結水進行混溫調節至64℃進入兩級低溫省煤器加熱到102℃后回到主機凝結水7號低加出口，排擠了主汽輪機7、8、9段抽汽，減少機組熱耗約60kJ/kWh，相應節約機組發電標煤耗2.19 g/kW.h。

4結束語

本工程考慮到煤質含硫量不高，推薦采用加裝兩級ND鋼管低溫省煤器方案，第一級布置在空預器出口至除塵器入口之間的煙道上，第二級布置在引風機出口至脫硫島入口之間的煙道上。低溫省煤器的冷卻水取自主機凝結水系統，取出點兩個，將8號低加出口的凝結水與9號低加出口的凝結水進行混溫調節至64℃進入兩級低溫省煤器加熱到102℃后回到主機凝結水7號低加出口，減少機組熱耗約60kJ/kWh，相應節約機組發電標煤耗2.19 g/kW.h。同時節約脫硫島用水量為45 t/h。