增设低压省煤器降低锅炉排烟温度

高忠义 李永会

【摘要】乌海热电厂锅炉投产后排烟温度高超标，结合现场实际情况，增设了低压省煤，排烟温度可降低至130℃，降低煤耗3.6g/kwh

【关键词】排烟温度高 增设低压省煤器 降低煤耗6g/kwh

前言

乌海热电厂#1炉为东方锅炉厂设计生产DG-670/13.7-20型中间再热自然循环煤粉锅炉，配国产200MW抽凝机组，最大蒸发量670t/h，额定汽温540/540℃，设计煤种为烟煤。锅炉的设计排烟温度（BMCR）136.7℃，设计效率92.87%，2005年7月安装调试完毕，投入生产。但实际运行锅炉排烟温度达165℃（冬季）～185℃（夏季），排烟温度超设计值30℃以上，为保证布袋除尘器的布袋安全运行，保证脱硫系统的高效运行，需要烟气温度有大幅度的降低。为此，经对多套降低排烟温度方案论证，最终采用在电除尘器后烟道内加装低压省煤器。

1、 低压省煤器安装系统简介

低压省煤器热力系统如图1所示，其水侧与汽轮机回热系统的凝结水系统联布置，按经济效益最大化原则，夏季冬季采用不同系统与不同的运行方式（夏季模式按7个月，冬季模式按5个月）。夏季运行模式进口水取自低压加热器系统；冬季运行模式配合电厂供热，以热网加热器凝结回水为主冷介质，以前级低压加热器出口凝结水为辅。两种模式下的各路给水均经进口电调阀进入低压省煤器，经烟气加热后返回除氧器。根据季节、煤质和工况的需要，装在水源上的进口电调阀可对进水的流量和温度进行调节，以保证低压省煤器受热面的壁温高于露点温度，防止低温腐蚀的发生，并使烟温降至需要的温度。这种热力系统，低压省煤器的给水跨过若干级加热器，利用级间压降克服低压省煤器本体及连接管道的流阻，不必增设水泵，提高了运行经济性、可靠性，同时也自然地实现了排烟余热的梯级利用。由于冬季模式与夏季模式受热面内流动的均为凝结水，切换时无需对管路系统进行清洗，冬、夏季模式可实现在线切换，可以有效保证设备的可靠性。

图1 低压省煤器管路系统图

1-低压省煤器本体；2-低省进口集箱；3-手动调阀；

4-低省出口集箱；5-流量计；6-低省进口电调阀

低压省煤器的总体布置采用了双烟道错列管排逆流布置。主受热面以锅炉对称中心为界，分甲、乙两侧分别安装于预除尘器后、布袋除尘器前的两个上行烟道内。烟气从回转式空预器流出，经预除尘器后转弯上行，在竖烟道内自下向上冲刷省煤器蛇形管束；由凝结水系统流来的低压加热器主凝结水，经布置在上方的低压省煤器入口集箱进入低压省煤器，自上而下经蛇形管排流入下方的出囗集箱，经一凝结水母管汇集后，返回除氧器。由于实现了介质、烟气的逆向流动，一方面可大大提高低压省煤器的传热系数，解决布置危机；另一方面，可使排烟温度的降低不受介质出口水温的限制，最大限度地降低排烟温度。

低压省煤器传热元件采用镍基渗层零隙阻螺旋翅片管，翅片与母管的焊接工艺是专门为低压省煤器设计的高温钎焊工艺，接触热阻几乎为零，抗腐蚀，耐磨损。上述结构与尺寸的组合，长期设计实践及运行业绩表明，具有较高的总传热系数和防止磨损、堵灰及抵抗腐蚀的综合性能。同时，在烟气流阻限制较严格的情况下，可使烟气侧流阻控制在允许值之内。采用夹持板支持蛇行管屏重量，并将重量传递至横穿上行烟道壁的横粱上，小横梁两端搁置于加固设计的型钢组合横梁上，将重量传至地面。夹持板同时起到固定管束各管间横、纵向节距的作用。

2、保证低压省煤器安全运行采取的措施

2.1防止磨损措施

因我厂燃用煤种变差，灰分大，达到40%，所以必须考虑受热面的磨损问题。为了防止或减轻受热面磨损，采取如下技术措施：布置方位避开高灰分区域，布置在电、袋除尘器中间，经过电除尘之后，含灰量减少，低省磨损减轻。

受热面换热管采用镍基渗层零隙阻钎焊螺旋翅片管，这种换热管基管与翅片表面渗有含镍、铬和磷的合金，极大提高了管子表面硬度和耐磨性，实验表明，镍基渗层零隙阻钎焊螺旋翅片管的维氏硬度为普通管的2-3倍，有效地减轻受热面磨损。

螺旋翅片起到抑制贴壁流速的作用，这种结构特点可延长低压省煤器的磨损寿命，在所有弯头安装防磨护瓦。

2.2防止低温腐蚀措施

我厂燃用煤硫分较大，运行煤种最高达到1.9%，考虑受热面的结露腐蚀问题，采取了如下技术措施：

（1）受热面布置在高温区域，可有效提高受热面管壁温度，保证整个受热面金属壁温处于烟气露点之上，不会发生受热面的低温腐蚀。

（2）合理优化低省进水温度，通过调节#1、#2低加引出水量，控制低省入口水温﹥95℃

2.3防止积灰措施

因我厂燃用煤种灰分大，达到40%，防止积灰，采取如下措施：

（1）受热面布置方位避开高灰分区域，布置在电除尘之后。

（2）设计合适的烟速，在受热面竖直烟道中大于灰分的沉降速度，保证将灰分带出。

（3）镍基渗层螺旋翅片管翅片的径向方向与烟气来流方向一致，避免了翅片上积灰的可能。

（4）螺旋翅片起到抑制贴壁流速的作用，这种结构特点可防止换热管上积灰的出现。

（5）防止低温腐蚀的技术措施，可以有效保证受热面金属壁温处于烟气露点之上，避免“结露”现象的发生，从而避免了湿管壁粘灰现象的出现，可防止积灰的出现。

（6）在电除尘器之后、受热面下方的烟道弯头处设置排灰口，将可能落下来的少量灰分及时地排出，以防止积灰的产生。

3、低压省煤器运行注意事项

3.1低省投运后，防止形成低温腐蚀，低省进口水温保持85℃以上，低省后烟温控制在135℃以上。

3.2当煤中硫分增大，或者锅炉低负荷运行时，需要适当提高进水温度，以提高低压省煤器的最低壁温，有利于防止低温腐蚀的发生。提高进水温度后低省的節能量稍有降低，但幅度不大。

3.3防止因低壓省煤器内凝结水汽化导致的管路冲击振动。如果低压省煤器管内水温超过了所在处压力所对应的饱和温度值，就会发生凝结水汽化现象。随着水汽化量的增加，若汽体不能及时从管路中排出，就会由汽柱栓塞、阻滞造成水侧阻力增加，发生换热量减少或无换热量的现象，同时伴有管路的冲击振动。为避免此类事故的发生，应注意低省投运前充分注水排空气，投运中避免因低省进口阀门开度过小而导致低省中水流量过小、压力过低。

4、经济效益分析

锅炉增设低压省煤器后产生的经济效益分为二部分：第一为由于低压省煤器回收了锅炉排烟余热，并输入到回热系统所产生的经济效益；第二可以提高布袋除尘器的工作可靠性和除尘效率。现分述如下：

4.1从随机运行截图（图一）显示低压省煤器入口烟温为165℃，低压省煤器出口烟温降至130℃，低压省煤器回收排烟余热，用于加热凝结水管路的凝结水，起到替代部分低压加热器的功能，从而节省了低加的回热抽汽，相对提高了汽轮机做功能力，若保持发电功率不变，则汽机的进汽量会减少，发电的热耗率会降低，从而会使发电煤耗降低。按降低排烟温度30℃计算，可降低煤耗3.6g/kWh （节能手册注明每降低排烟温度10℃，可节约煤耗1.2 g）

4.2排烟温度降低，烟气体积流量减小5.7%，烟气通过布袋的通流速度降低，减轻了布袋除尘器的负荷，提高了除尘效率。排烟温度降低30℃，布袋除尘器滤袋寿命可由3万小时延长至4万小时。另一方面布袋虑料由进口戈尔覆膜可改用国产虑料，一次性整台除尘器换袋费用可节约500万元。

4.3进入脱硫系统的烟气温度降低，保证了除雾器的安全运行，同时脱硫塔的蒸发量大幅度降低，烟气带水量减少，因此，排烟中的含湿量降低，减轻了湿烟气对烟囱的腐蚀。

图一：

5、结论

乌海热电厂#1锅炉增设低压省煤器后，产生的直接经济效益显著。可以降低煤耗率3.6g/kWh，每年节约标煤4180吨，折合资金119.13万元（标煤价格按285元/吨）；改造后布袋除尘器每年少换布袋210条（耐高温戈尔腹膜虑袋厂价1050 元/条），节约22.05万元，年总经济效益141.18万元；同时每年减少污染物排放量CO28753吨，SO2167吨，创造了良好的经济效与社会效益。