燃煤电厂低压省煤器的余热利用研究

张 镝

（辽宁大唐国际锦州热电有限责任公司，辽宁 锦州 121000）

0 前言

节能减排是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是一项极为紧迫的任务。电厂的节能改造可以从以下三方面来进行：提高热端温度、降低冷端温度和余热利用。提高热端温度的主要方法就是通过改进燃烧方式，提高燃烧温度，提升蒸汽参数，降低燃烧过程的热损失，但这一部分受限于锅炉和汽机材料的承受能力，目前采用的超临界以及正在研制的超超临界机组就是通过这类方法来实现电厂热效率的提升。冷端温度主要是由燃煤电厂中的凝汽器来控制的，在水冷机组中一般通过优化冷却水的循环倍率来优化冷端的温度。回收余热降低能耗对我国实现节能减排、环保发展战略具有重要的现实意义。同时，余热利用在对改善劳动条件、节约能源、增加生产、提高产品质量、降低生产成本等方面起着越来越大的作用，有的已成为工业生产中不可分割的组成部分。自20世纪六、七十年代以来,世界各国余热利用技术发展很快。目前，我国的余热利用技术也得到了长足进步，但是与世界先进水平还有一定的差距，有一部分余热尚未被充分利用，有一部分余热在利用中还存在不少问题。

1 燃煤电厂余热利用方案分类

1.1 应用吹灰器改善受热面的换热性能

锅炉受热面在投入运行一段时间后就开始有灰污累计，受热面上的这些结渣就会不断的增大传热热阻，逐渐降低受热面的传热效率。在电场中采用吹灰器技术可以有效提高各个受热面的换热性能。水冷壁的除灰可以使其有效系数明显增大，从而使炉膛出口烟温降低。在过热器区域除灰，可以提高过热器的性能。

1.2 前置式空气预热器

电厂采用前置式热管空气预热器，锅炉受热面换热分布将会重新分配，使得多处的烟气温度都会有所变化。所以，在设计前置式空气预热器时不能把它当作独立的换热器来设计，而要把它看成锅炉尾部烟道的换热器之一。由于热管空预器回收的热量全部被带入锅炉内，从而会使锅炉各个受热面的传热分布发生变化，这对于锅炉的运行是很不利的。特别是对于小型锅炉，运行中会出现技术性能指标逐步变差的现象。通过以上分析可以看出，热管空预器所回收的热量其中有很大一部分是没有用的。

1.3 省煤器采用扩展表面

电站锅炉尾部受热面采用扩展表面技术来增大换热面积，强化传热，不仅可以减少承压管的总长度、弯头总数数和焊口总数，还可以适当降低烟温，从而使机组的安全性和经济性得到提升。随着热管技术研究的不断进行，肋片管的应用范围不断的扩大。因为肋片管可以大幅度扩展受热面积，强化传热，所以单位体积内能够布置的受热面积就被增大了。

1.4 低压省煤器技术

在电厂中，锅炉排烟温度过高暨锅炉余热问题一直是困扰着人们的一个难题。锅炉余热是电厂生产过程中由燃料燃烧及热能换熟设备、用能设备和化学反应设备中产生而未被用尽的能量资源，其中也造成了电力用煤的浪费，而且其数量极其可观。据统计，在火力发电厂中，锅炉的排烟热损失占锅炉热损失的80%左右。受热面污染程度随着锅炉运行时间而加剧，排烟温度要比设计温度高20℃～30℃。计算表明，一台400t／h超高压锅炉排烟温度每上升15℃～20℃，锅炉效率就下降1%，标准煤耗上升3～4g／kW·h，每年浪费标准煤3000多吨。我国大批设计温度较高，运行时间较长的锅炉运行机组，排烟温度最高可达200℃左右。因此采用各种不同的降低排烟损失技术，力求降低排烟温度，尽可能的回收排烟废热是一项很迫切的工作。低压省煤器可以回收电厂尾部高温烟气中的热量，

2 低压省煤器主要特点

低压省煤器与高压省煤器相比较，虽然在能源利用的能级上稍逊后者，但因以下独特的优势，受到国内电厂的普遍欢迎：（1）安装低压省煤器不会影响空预器出口的风温。尤其是锅炉燃用差煤时，不能使用高压省煤器。（2）使用低压省煤器可以灵活地调节锅炉排烟温度，夏季可以使排烟温度稍微低一些，冬季则可以稍微高一些，防止低温腐蚀。（3）在同样的余热回收量下，安装低压省煤器的费用较安装高压省煤器要小得多。

3 低压省煤器在电厂的实施和节能原理

在电厂锅炉烟气湿法脱硫工艺中需要把锅炉的排烟降到50℃左右才可以进入脱硫塔，否则会使脱硫效率降低。而脱硫后烟气又需要加热到80℃以上才可以进行排放。为节约能源，电厂一般使用GGH以达到使用原烟气热量加热净烟气的目的，使净烟气达到排放的标准。若吸收塔前的烟气温度为125℃，则在电厂中80～125℃这一区间的热量没有得到充分的利用。可以通过低压省煤器吸收这部分热量来加热给水，将热部分余热返回到回热系统中，低压省煤器方案的主要特点：在尾部烟道安装低压省煤器，利用汽轮机回热系统低压加热器水侧的冷凝水而非高压给水来冷却烟气，其换热条件类似于省煤器，但水侧的压力却远远低于省煤器的压力，故称其为低压省煤器。低压省煤器的安装使得汽轮机换热系统得到一份外来热量，节省了一部分抽汽，很好的回收排烟热损失，提高了全厂的热效率。分析指出烟气进入脱硫塔前的烟气余热可通过低压省煤器来加热凝结水，然后让加热后的凝结水再并入某级加热器，从而回收余热、提高机组效率的效率。根据温度对口、按质用能、梯级利用的原则，提出了低压省煤器在热力系统中的耦合方案。

本文以某600MW超临界机组为研究对象，研究了低压省煤器在燃煤电厂的布置方式，一种典型的布置方式如下：低压省煤器与8号低压加热器出口串联，加热8号低压加热器出口的给水，低压省煤器(LPE)出口与6号低压加热器入口相连,此种方式排挤了机组的7段抽汽，被排挤的抽汽返回汽轮机做功。通过这种方式的耦合，燃煤机组末端的烟气余热得到回收利用，机组的运行性能得到显著提高。根据等效焓降法的分析结果，该种耦合方案下锅炉的煤耗降低了2.192g/kW·h，全年节省标煤7891.34t，减少CO2排放2.009t/h。

4 结论和结果

本文从燃煤电厂节能减排方案出发，分析了燃煤电厂可行的节能方法和部位，并且提出了切实可行的方案：低压省煤器与8号低压加热器出口串联，加热8号低压加热器出口的给水，低压省煤器(LPE)出口与6号低压加热器入口相连。然后着重讨论了在燃煤电厂中添加低压省煤器的可行性。低压省煤器系统独立于主给水系统之外，利用排烟余热代替汽轮机的抽汽加热温度较低的凝结水，从而使抽汽被排挤回汽轮机继续膨胀做功，提高了机组的经济性。增设低压省煤器后，大量烟气余热进入回热系统，这是在没有增加锅炉燃料量的前提下，获得的额外热量，必以一定的效率转变为电功。这个新增功量要远大于汽机真空微降所引起的功量损失，所以机组经济性无例外都相应的提高了一些。

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