300MW流化床锅炉烟气余热利用改造项目

马良成

摘 要：燃煤锅炉普遍存在热量利用率低下、排放烟气余热温度过高以及烟气内污染环境气体含量过高等问题，采用低低温省煤器余热回收系统可有效解决上述问题。本文依据新疆米东热电厂实例介绍了加装低低温省煤器余热回收装置的工艺流程、改造方式及性能特点，对燃煤锅炉中利用低低温省煤器余热回收技术回收锅炉烟气余热产生的节能效益进行了分析。

关键词：流化床锅炉；排烟温度；低低温省煤器；烟气余热利用

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）24-0179-02

1 锅炉设备概况

神华新疆米东热电厂锅炉系东方锅炉（集团）股份有限公司生产的DG1069/17.4-Ⅱ1型锅炉。该锅炉为单炉膛、自然循环、一次中间再热、平衡通风、固态排渣的循环流化床锅炉，以及相应的生产辅助、附属设施。

2 存在的问题及烟气余热利用改造项目的必要性

米东热电厂自建成投运以来，1号、2号锅炉一直存在排烟温度较高的问题，尽管已在运行和系统等方面进行了相应的调整和改造，但问题仍不能得到彻底解决。夏季高负荷时只有通过高加节流才能保证锅炉排烟温度在170℃以内，增加了排烟损失，同时不利于对布袋除尘器的安全运行。电厂锅炉排烟热损失是锅炉各项热损失中最大的一项热损失，由锅炉热力计算可知，排烟温度每上升15℃，锅炉就要损失约1%的热效率。因此，合理利用锅炉排烟热损失对提高机组效率、节约能源、降低能耗起到至关重要的作用。在保证机组安全、经济、可靠运行的前提下，挖掘现有余热系统潜力，可进行烟气余热利用技术改造从而利用烟气余热加热其他介质（一二次风、凝结水、补给水等），达到降低排烟热损失、提高炉效、节能降耗的目的。

3 烟气余热利用改造项目介绍

3.1 烟气余热利用装置布置方式

结合米东热电厂实际情况，烟气余热回收装置布置在锅炉系统的尾部空预器之后，电袋除尘器之前室内水平烟道上安装低低温省煤器，此区域烟温较高，可最大化的吸收烟气余热，同时，可以降低烟温，使得烟气量减小、烟尘比电阻降低、电场风速降低、气体粘滞性降低、电场击穿电压升高，从而提高电除尘器的效率。

3.2 烟气余热利用工艺流程

3.2.1 煙气流程

低温省煤器的换热形式为气～水换热器，换热器共一级，布置在空预器出口的水平那个烟道上，烟道共分2个，每个烟道上安装一台低温省煤器，每台机组共安装2台低温省煤器。烟气进口与空预器出口烟到贯通连接。

3.2.2 凝结水流程

低温省煤器采用与低加并联方式，采用部分流量取水方案，当暖风器未投入使用时，根据机组额定工况（VWO工况），7#低加入口水温为53.8℃，7#低加出口水温为93.3℃，为了提高低温省煤器换热管束壁面温度，尽可能降低烟气酸腐蚀对低温省煤器产生的危害，米东热电厂采取部分回水的方式，即将低温省煤器出口的高温水，取一部分热水送至水泵入口与从7#低入口取水混合至65℃后经省煤器加热，从7#低加入口的取水量约565t/h，设计工况下进入省煤器的总水量为780t/h，经省煤器加热后的另一部分高温水送至7#低加出口凝结水主管路。

当暖风器投入使用时，设计工况下进入暖风器的入口水温约94℃，在暖风器内换热降温至65℃返回至水泵入口，进入两台一次风暖风器的水流量约236t/h，进入二次风暖风器的水流量约288t/h，剩余的水返回至7#低加出口凝结水主管路。

本系统设有混水管路，在机组低负荷和机组运行负荷不稳定时，低温省煤器入口水温不能达到设定值65℃，此时调节回水流量，将省煤器出口高温水取一部分送至低温省煤器入口，确保低温省煤器入口水温在设计值以上，避免设备发生低温腐蚀现象。取水点合理的加装电动调节门、手动门等阀门，通过调节低温省煤器的进水流量，控制排烟温度。

3.2.3 冲灰排污系统

为减少积灰，省煤器本体采用声波吹灰器定期在线清灰。

3.3 低温省煤器进出口水温

根据锅炉现有燃煤数据计算得出，烟气酸露点在81～102℃范围内，根据管壁腐蚀速率曲线选择低腐蚀区间的管壁温度在70℃左右，采用逆流布置，确保管壁温度在一定范围，因此，低温省煤器进口水温为65℃，采用低省出口部分回水方式，使换热管束保持在烟气低腐蚀区域内，进而延长换热管的使用寿命。另外，由于低温省煤器出口水温的高低，对6#低加的抽汽有一定的影响，因此设计低省出口水温为94℃，该温度大于6#低加现有入口水温，使得在各种工况下不会增加6#低加的抽汽量，对机组的热平衡无不利影响。

汽机7#低加凝结水温度在各个工况下进出口水温变化见表1。

虽然换热管的管壁温度在70℃左右，低于烟气的露点温度（81～102℃）处于低温腐蚀区，但从相关文献和实际运行情况来看，由于烟气粉尘含量高，粉尘对出现的酸露滴进行包裹，换热管表面基本无腐蚀。

3.4 暖风器系统技术方案

由于暖风器并非全年使用，当环境温度升高时，在确保空气预热器不腐蚀的情况下，停运暖风器。如果暖风器在烟道保持原烟气横向掠过的状态，烟气阻力会导致风机的能耗增加，这是采用将暖风器旋转90°，保持换热管与空气流动方向平行可减少空气阻力损失。为减少现场操作工作量，水管系统不需要拆卸，在暖风器进出水管道上增设迷宫式肘动旋转管接头，可不需要拆卸螺栓即可直接旋转暖风器。暖风器的旋转采用手动涡轮蜗杆执行机构，操作省力、简单。

3.5 低温省煤配套吹灰器

根据米东热电厂设计煤种条件，按煤种条件计算，并考虑设备布置于除尘器前，由于排烟温度较高，烟气含尘量高，烟气中含水量较少，灰分较松散，需要长期间歇性吹扫，因此采用声波清灰器。

3.6 系统防腐蚀及防积灰、堵塞应对措施

考虑机组在低负荷运行状态或运行不稳定工况下，与烟气接触烟气通道、换热面，在低温段模块部分，采用防腐材料，而不是耐腐材料；经计算在低负荷工况下壁温在露点温度以下，

（1）换热管采用耐腐蚀材质。换热管材料均为ND钢；烟气出口变径口采用：考登钢；低温省煤器壳体采用：考登钢。（2）设计温度自动控制装置。配合低温省煤器，设计温度自动控制装置，可以根据机组运行情况，自动调节低省出口烟温，防止烟气温度低于设计值导致低温腐蚀。控制出口烟温，防止其低于酸露点而导致硫酸蒸汽凝结；进口水温可调，当低温省煤器出口烟温偏离设计值，通过改变进水水温，实现出口烟温的控制。当煤中硫分增大、烟气露点提高时，可调整低温省煤器的运行参数，使排烟温度适当提高；（3）采用厚管壁换热管，留有一定的腐蚀裕量。

4 烟气余热利用改造后经济性分析

4.1 提高发电机组的经济性

实施烟气余热利用改造，降低热烟气温度提升汽机冷凝水的温度、提升一次/二次风的风温，减小汽机冷凝水在低加回路系统中所消耗的抽汽量，降低北方严寒天气室外下由于冷空气温度低对致使空预器烟气侧发生的腐蚀影响设备的使用寿命，节约煤耗。

4.2 提高除尘器的除尘效率

由于低温省煤器布置在除尘器前可以降低烟温，使烟气量减小、烟尘比电阻降低、电场风速降低、气体粘滞性降低、电场击穿电压升高，提高了电除尘器效率且排烟温度大幅降低后有利于电除尘布袋的长期安全运行。

4.3 降低脱硫系统耗水量

对于除尘器，降低烟尘的同时，也可以去除掉大部分SO3，减轻下游设备的腐蚀压力以及烟尘处SO3排放浓度。湿法脱硫由于脱硫装置入口烟温降低，蒸发水分少，脱硫用水节约了原先1/5，对于缺水、少水地区具有重大经济和环保意义。

5 结语

烟气余热利用技术改造只要通过合理的结构性布置，可大幅降低燃煤锅炉排烟温度、有效的提高锅炉效率、节约能源，减少生产成本，经济性乐观。endprint