低温省煤器电厂应用探讨

周晓文

【摘 要】随着发电机组容量的增大和电厂用煤煤质的变差，对省煤器性能提出了更高的要求，低温省煤器是利用锅炉排烟余热，节约能源的有效措施之一，并颇具特色。低温省煤器一般装在锅炉尾部，构造与其他省煤器相仿。加装低温省煤器是电厂锅炉降低排烟温度，有效利用烟气余热的前沿措施。本文对低温省煤器的布置方式、经济性、节能效果、缺点等进行了阐述。

【关键词】低温省煤器 烟气余热 经济性 节能优化

1 概述

锅炉运行中最重要的一项热损失就是排烟损失，一般约为5%--12%，占锅炉热损失的60%--70%，排烟温度是影响排烟热损失的主要因素，一般情况下，排烟温度每增加10℃，排烟热损失增加0.6%-1%，相应多耗煤1.2%-2.4%。所以，降低排烟温度对于节约燃料和降低污染具有重要的实际意义，可通过在烟道上加装低温省煤器以降低排烟温度，这在多种降低排烟温度的锅炉技术改造中是行之有效的方法。

2 低温省煤器系统简介

典型的低温省煤器的热力系统如图1所示。低温省煤器与主回水成并联布置，其进口水取自汽轮机的低压回热系统，在运行中可调节低省的过水量及入口水温。凝结水在进入低省后通过吸收锅炉排烟热量后，与主凝结水在除氧器入口汇合。这种热力系统，低省的给水跨过若干级加热器，利用级间压降克服低省本体及连接管路的流阻，不必增设水泵，提高了运行可靠性，同时也自然地实现了排烟余热的梯级利用[1]。

3 低温省煤器的布置方案[2]

目前，低温省煤器的布置方式主要有三种。

方案一：低温省煤器布置于电除尘和脱硫塔之间，低温省煤器将烟气温度降低至110 ℃左右，进入脱硫塔，被加热的凝结水进入回热系统进行循环。在这种布置方式下，低温省煤器实际上起到GGH加热器中烟气冷却的作用。烟气经过电除尘的除尘效率达到99%，低温省煤器处于低尘区，飞灰对管壁的磨损程度大大减轻。被电除尘捕捉到的大部分烟气中的碱性颗粒，其出口的烟气带有酸性，因为吸收塔内本来就是酸性环境，所以要考虑低温省煤器和其后烟道内的腐蚀。

方案二：低温省煤器布置于电除尘之前；一般选用位置为锅炉尾部烟道部分，位于除尘系统之前，预热器之后的位置。换热面积较大，占地空间也较大是由于低温省煤器的传热温差低，需合理考虑加装低温省煤器时在锅炉现场烟道的布置位置。可以采用受热面优化设计方法来缩小低温省煤器的外型尺寸，缓解布置上的困难，如采用翅片管代替光管，增加换热面积，可以大大减少管排的数量。同时低温省煤器处于高尘区工作，烟尘对于换热管壁的磨损极大，因此低温省煤器必须考虑飞灰对管壁的磨损影响。这种布置方式最大的风险是腐蚀。因为经过低温省煤器后的烟气温度已经接近烟气的酸露点温度，除尘器、烟道、引风机、增压风机均可能存在腐蚀风险[3]。

方案三：低温省煤器按串联两级布置；将低温省煤器分为串连的两级，第一级布置在除尘器的进口。第二级布置在吸收塔的进口。低温省煤器第一级布置在空预器出口与电除尘器进口之间的烟道中，对于第一级低温省煤器着重考虑的是其烟气出口温度应高于烟气的酸露点温度，以避免其下游设备的腐蚀。在系统中设置第一级低温省煤器的凝结水旁路，并设置调节阀，在低负荷工况下，部分凝结水走第一级低温省煤器的旁路，减少吸收烟气的热量，使得低温省煤器出口烟气始终在烟气的酸露点温度之上，避免了除尘器、烟道、增压引风机腐蚀的风险。

4 低温省煤器的经济性初步分析

以某660MW电厂为例，低温省煤器设置在6、7号低加之间串联运行，在VWO工况运行时，加装低温省煤器前后对各级低加运行参数进行比较，加装低温省煤器后，除7、8号低加抽汽分别增加了0.394和0.606kg/s外，5、6号低加抽汽分别少0.637和8.402？kg/s，低加少抽的蒸汽继续在汽轮机内做功。在汽轮机高、中压缸进汽参数不变的情况下，汽轮机功率由719.301？MW增大到723.271？MW，低加少抽汽可以增加发电量3.97MW。机组在VWO工况运行时，低温省煤器运行参数见表1。

低温省煤器回收了部分烟气热量，节约了燃煤，其经济效益是非常明显的。从表中可看到，烟气换热器回收的热量为约22.64？MJ/s，根据汽机厂的热平衡图，在THA工况下，汽轮机热耗从7343？kJ/kWh下降到7307？kJ/kWh，机组的绝对效率提高0.24%，全厂发电效率提高0.22%，由此降低发电标准煤耗1.2g/kWh，以500元/t的标煤价计算，如年等效运行小时为5500？h，则每台机组全年的燃料成本可下降约500.75万元，而低温省煤器的初始投入成本约2000万元，大约4年便能收回成本。

在吸收塔进口布置低温省煤器，烟气系统的阻力增加约600？Pa，由此增加的电耗800kW/机组。为了降低了进入脱硫吸收塔的烟气温度，可将低温省煤器布置在脱硫吸收塔的上游。可节约用水约70t/h。如果脱硫系统采用的工业水，按每吨工业水0.5元计，如年等效运行小时为5500？h，一年节水的费用是19.25万元。对于西北某些水资源较为紧张的电厂，加装低温省煤器对于节约用水非常有帮助

5 加装低温省煤器后需考虑

（1）低温省煤器在运行中需要一定的维护工作量，要关注它的防腐和防烟尘堵塞。具体工程可根据已经投运的经验，考虑烟气腐蚀、阻力、磨损和价格等因素选择合适的换热管材料和形式、设置吹灰器和清洗水系统等具体措施。（2）660MW级机组如采用锅炉引风机与增压风机合并的方案，烟道中布置低温省煤器，则风机的阻力将新增约600？Pa，电机的功率增加400kW左右，风机所配套电机的功率在8000kW以下，电厂厂用电系统采用6kV电压等级可以满足启动要求。（3）材料方面；低温省煤器的换热面管可以采用光管、螺旋肋片管和高频焊翅片管。与一般光管相比，螺旋肋片管和高频焊翅片管有较好的传热性能。即便肋片和翅片间距较大时，其换热面积也比同种规格光管要小，因此可减小低温省煤器的外形尺寸和管排数，减少烟气流动阻力。螺旋肋片管和高频焊翅片管比较容易积灰。煤灰特性及烟气流速直接影响积灰的程度。因此在设计时可适当提高烟速。为减少省煤器管壁积灰只有选择合适间距的螺旋肋片管和翅片管。低温省煤器布置方案如果采用方案二、三 时，对于处于高烟尘区工作的低温省煤器还应考虑飞灰对管壁的磨损影响，选择合适的烟气流速和换热面材料是关键。在低温省煤器管排间将通过增加部分蒸汽吹灰器。对于低温省煤器在布置上必须考虑可拆卸的形式，并在低温省煤器上设置水清洗系统和冲洗水回收系统，利用机组停役期间进行定期水清洗。

6 结语

总的来说，电厂加装低温省煤器利远大于弊，不管是新建机组还是老机组，出于节能优化或者增加排烟利用都可以考虑增加低温省煤器这个设备，总结优点大致如下：

（1）可降低排烟温度30～50℃。可获得显著的节能经济效益。（2）大大降低脱硫系统的水耗。在加装了低温省煤器后，脱硫系统的喷水降温装置或事故（喷淋）降温装置可取消掉，从而使脱硫系统更加节能。（3）增设低温省煤器，可减少抽汽量，降低煤耗。（4）具有良好的煤种和季节适应性。（5）充分利用锅炉自身以外的空间场地，对所需要的受热面进行布置，并预留足够的检修空间，以便日后检修。（6）利用锅炉的余热与汽轮机的低加系统巧妙地结合起来是本技术的特点，不会不利于锅炉燃烧和传热。（7）拆除GGH的脱硫改造工程中，为了解决去掉GGH后烟气对脱硫系统的不利影响，需在吸收塔入口处加装低温省煤（GGH的阻力比低温省煤器高300-400Pa），这样就降低排烟温度，提高锅炉效率。（8）因为本系统是静态设备，没有动力装置，所以系统本身是低能耗。

参考文献：

[1] 张炳文，杨萍，周振起 等.新型低温省煤器在电站锅炉上的应用[J].节能，2002（9）：32-33.

[2] 谷巍.威海电厂2号炉低温省煤器的优化设计[J].节能技术，2003（6）：19-21.

[3] 于淑梅，张文宝.电厂热力系统分析方法的研究现状及发展趋势[J].节能技术，2006（11）：534-537.