低溫省煤器電廠應(yīng)用探討

周曉文

【摘 要】隨著發(fā)電機(jī)組容量的增大和電廠用煤煤質(zhì)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(jié)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(gòu)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(jīng)濟(jì)性、節(jié)能效果、缺點(diǎn)等進(jìn)行了闡述。

【關(guān)鍵詞】低溫省煤器 煙氣余熱 經(jīng)濟(jì)性 節(jié)能優(yōu)化

1 概述

鍋爐運(yùn)行中最重要的一項(xiàng)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(yīng)多耗煤1.2%-2.4%。所以，降低排煙溫度對于節(jié)約燃料和降低污染具有重要的實(shí)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(shù)改造中是行之有效的方法。

2 低溫省煤器系統(tǒng)簡介

典型的低溫省煤器的熱力系統(tǒng)如圖1所示。低溫省煤器與主回水成并聯(lián)布置，其進(jìn)口水取自汽輪機(jī)的低壓回?zé)嵯到y(tǒng)，在運(yùn)行中可調(diào)節(jié)低省的過水量及入口水溫。凝結(jié)水在進(jìn)入低省后通過吸收鍋爐排煙熱量后，與主凝結(jié)水在除氧器入口匯合。這種熱力系統(tǒng)，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(shè)水泵，提高了運(yùn)行可靠性，同時(shí)也自然地實(shí)現(xiàn)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(jìn)入脫硫塔，被加熱的凝結(jié)水進(jìn)入回?zé)嵯到y(tǒng)進(jìn)行循環(huán)。在這種布置方式下，低溫省煤器實(shí)際上起到GGH加熱器中煙氣冷卻的作用。煙氣經(jīng)過電除塵的除塵效率達(dá)到99%，低溫省煤器處于低塵區(qū)，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?yàn)槲账?nèi)本來就是酸性環(huán)境，所以要考慮低溫省煤器和其后煙道內(nèi)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(tǒng)之前，預(yù)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(shí)在鍋爐現(xiàn)場煙道的布置位置?？梢圆捎檬軣崦鎯?yōu)化設(shè)計(jì)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(shù)量。同時(shí)低溫省煤器處于高塵區(qū)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(fēng)險(xiǎn)是腐蝕。因?yàn)榻?jīng)過低溫省煤器后的煙氣溫度已經(jīng)接近煙氣的酸露點(diǎn)溫度，除塵器、煙道、引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)均可能存在腐蝕風(fēng)險(xiǎn)[3]。

方案三：低溫省煤器按串聯(lián)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(jìn)口。第二級布置在吸收塔的進(jìn)口。低溫省煤器第一級布置在空預(yù)器出口與電除塵器進(jìn)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(yīng)高于煙氣的酸露點(diǎn)溫度，以避免其下游設(shè)備的腐蝕。在系統(tǒng)中設(shè)置第一級低溫省煤器的凝結(jié)水旁路，并設(shè)置調(diào)節(jié)閥，在低負(fù)荷工況下，部分凝結(jié)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(diǎn)溫度之上，避免了除塵器、煙道、增壓引風(fēng)機(jī)腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。

4 低溫省煤器的經(jīng)濟(jì)性初步分析

以某660MW電廠為例，低溫省煤器設(shè)置在6、7號低加之間串聯(lián)運(yùn)行，在VWO工況運(yùn)行時(shí)，加裝低溫省煤器前后對各級低加運(yùn)行參數(shù)進(jìn)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8.402？kg/s，低加少抽的蒸汽繼續(xù)在汽輪機(jī)內(nèi)做功。在汽輪機(jī)高、中壓缸進(jìn)汽參數(shù)不變的情況下，汽輪機(jī)功率由719.301？MW增大到723.271？MW，低加少抽汽可以增加發(fā)電量3.97MW。機(jī)組在VWO工況運(yùn)行時(shí)，低溫省煤器運(yùn)行參數(shù)見表1。

低溫省煤器回收了部分煙氣熱量，節(jié)約了燃煤，其經(jīng)濟(jì)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22.64？MJ/s，根據(jù)汽機(jī)廠的熱平衡圖，在THA工況下，汽輪機(jī)熱耗從7343？kJ/kWh下降到7307？kJ/kWh，機(jī)組的絕對效率提高0.24%，全廠發(fā)電效率提高0.22%，由此降低發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗1.2g/kWh，以500元/t的標(biāo)煤價(jià)計(jì)算，如年等效運(yùn)行小時(shí)為5500？h，則每臺機(jī)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(jìn)口布置低溫省煤器，煙氣系統(tǒng)的阻力增加約600？Pa，由此增加的電耗800kW/機(jī)組。為了降低了進(jìn)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?？晒?jié)約用水約70t/h。如果脫硫系統(tǒng)采用的工業(yè)水，按每噸工業(yè)水0.5元計(jì)，如年等效運(yùn)行小時(shí)為5500？h，一年節(jié)水的費(fèi)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(jié)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(yùn)行中需要一定的維護(hù)工作量，要關(guān)注它的防腐和防煙塵堵塞。具體工程可根據(jù)已經(jīng)投運(yùn)的經(jīng)驗(yàn)，考慮煙氣腐蝕、阻力、磨損和價(jià)格等因素選擇合適的換熱管材料和形式、設(shè)置吹灰器和清洗水系統(tǒng)等具體措施。（2）660MW級機(jī)組如采用鍋爐引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)合并的方案，煙道中布置低溫省煤器，則風(fēng)機(jī)的阻力將新增約600？Pa，電機(jī)的功率增加400kW左右，風(fēng)機(jī)所配套電機(jī)的功率在8000kW以下，電廠廠用電系統(tǒng)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(shí)，其換熱面積也比同種規(guī)格光管要小，因此可減小低溫省煤器的外形尺寸和管排數(shù)，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(shè)計(jì)時(shí)可適當(dāng)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(shí)，對于處于高煙塵區(qū)工作的低溫省煤器還應(yīng)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(guān)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(shè)置水清洗系統(tǒng)和沖洗水回收系統(tǒng)，利用機(jī)組停役期間進(jìn)行定期水清洗。

6 結(jié)語

總的來說，電廠加裝低溫省煤器利遠(yuǎn)大于弊，不管是新建機(jī)組還是老機(jī)組，出于節(jié)能優(yōu)化或者增加排煙利用都可以考慮增加低溫省煤器這個設(shè)備，總結(jié)優(yōu)點(diǎn)大致如下：

（1）可降低排煙溫度30～50℃?？色@得顯著的節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益。（2）大大降低脫硫系統(tǒng)的水耗。在加裝了低溫省煤器后，脫硫系統(tǒng)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(tǒng)更加節(jié)能。（3）增設(shè)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(jié)適應(yīng)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(jìn)行布置，并預(yù)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(jī)的低加系統(tǒng)巧妙地結(jié)合起來是本技術(shù)的特點(diǎn)，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(tǒng)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?yàn)楸鞠到y(tǒng)是靜態(tài)設(shè)備，沒有動力裝置，所以系統(tǒng)本身是低能耗。

參考文獻(xiàn)：

[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(yīng)用[J].節(jié)能，2002（9）：32-33.

[2] 谷巍.威海電廠2號爐低溫省煤器的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].節(jié)能技術(shù)，2003（6）：19-21.

[3] 于淑梅，張文寶.電廠熱力系統(tǒng)分析方法的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].節(jié)能技術(shù)，2006（11）：534-537.