降低135MW锅炉排烟温度的工程实践

赵彩虹等

摘 要：该文对几种降低135MW锅炉排烟温度方案进行了技术经济分析和比较。介绍了某自备电厂采用低温省煤器降低锅炉排烟温度的技术方案特点，改造后的运行情况以及其经济性分析。本工程的改造经验对其它机组在降低排烟温度改造工程具有参考价值。

关键词：锅炉 排烟温度 低温省煤器

中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（c）-0108-02

Abstract：This article describes several programs to reduce the 135MW boiler flue gas temperature， and describes the use low-temperature economizer to reduce boiler flue gas temperature characteristics of the technical program， operation， and economic analysis. The transformation experiences is also of great reference value for the other power plant.

Key words：Boiler Exhausted flue gas temperature low-temperature economizer

锅炉排烟温度对机组煤耗有显著影响，排烟温度高的问题也是电站锅炉较为普遍的问题。

该文介绍了某135MWCFB锅炉增加低温省煤器降低排烟温度来提高机组经济性的改造及后期运行情况。

1 锅炉设备状况

该机组容量为135 MW，锅炉为CFB锅炉。采用超高压参数循环流化床锅炉、单汽包、一次再热，高温绝热旋风分离器、平衡通风、回料阀给煤、半露天布置。锅炉尾部烟道内依次布置高温过热器、低温再热器、一级过热器、光管省煤器和管式空气预热器。锅炉设计性能参数如表1所示。

锅炉实际燃用收到基低位发热量为16 MJ/kg的当地无烟煤。锅炉实际排烟温度高于设计值，夏季满负荷时的锅炉排烟温度最高可达185 ℃，超出设计排烟温度40 ℃以上。过高的排烟温度不但降低了锅炉效率，还将减少布袋的使用寿命。

2 降低排烟温度技术方案的分析比较

通常降低锅炉排烟温度方案有以下几种：第一，通过燃烧优化调整来降低排烟温度；第二，增加锅炉省煤器受热面来降低排烟温度；第三，增加锅炉空气预热器受热面来降低排烟温度；第四，在空气预热器或除尘器后增加受热面降低烟气温度。受热面内的冷却介质可以采用机组凝结水，发电系统外边的冷却介质。

结合该制备自备锅炉实际结构及运行状况，对以上几种降低排烟温度的方案进行了技术经济分析。

第一个方案为锅炉燃烧优化调整，其优点是不需要进行设备改造，投资少、费用低，治理周期相对较短，但该方案所能够达到排烟温度的降低幅度有限，且燃烧调整后排烟温度的降幅不能够满足布袋除尘器的运行需求。

第二个方案为增加锅炉省煤器受热面，该方案可利用原锅炉省煤器管束的空间来布置带有扩展受热面的省煤器，即可采取将原光管省煤器管更换为“H”型省煤器（或螺旋翅片管）。根据锅炉省煤器空间，进行了“H”型省煤器受热面布置；该方案能够达到的排烟温度降幅为12 ℃，相应改造的工程造价为700万元；另一方面，该方案将会带来其它负面影响，如导致锅炉水侧的加热、蒸发和过热吸热量比率的变化，使得主蒸汽温度下降。综合考虑该方案能够节约的发电标煤耗约为1.50 g/kWh。

第三个方案增加空气预热器受热面，该方案可将原有的光管空预器更换为螺旋槽管空预器。由于烟气的比热高于空气比热，排烟温度下降10 ℃，相应的热风温度要提高约15 ℃，热风温度的提高将会降低空气预热器的传热温差减小，从而使得排烟温度降低幅度有限。根据空气预热器的现有空间，进行了该方案受热面布置；该方案能够使得排烟温度下降10 ℃，相应的工程改造价约为550万元；该方案的节约发电标煤耗为1.50 g/kWh。

第四个方案在空气预热器后或除尘器后，增加受热面。如采用凝结水吸收排烟余热。根据自备电厂实际情况，低温省煤器内的凝结水来自冷渣器出口，吸热后回到回热系统。根据除尘器烟道前的空间，进行了低温省煤器受热面布置，该方案改造费用约330万元；锅炉排烟温度能够由180 ℃降至140 ℃，由此带来的标煤耗下降为发电3.70 g/kWh。

通过以上方案分析比较，以增加低温省煤器改造方案带来发电标煤耗下降幅度最高，且该方案的投资回收周期最短，改造后的排烟温度能够满足布袋除尘器的运行需要。

3 低温省煤器改造工程实践

3.1 低温省煤器改造设计思想

根据机组实际情况，确定以下设计原则：

（1）保证改造后低温省煤器的运行可靠性：首先，尽可能采用较低的烟气流速来降低受热面磨损速率；其次，采取措施减少或防止低温省煤器发生低温腐蚀。

（2）尽可能利用除尘器前上行烟道的空间布置较多的低温省煤器受热面，以获得较大的烟气温度降低幅度，以提高改造经济性；

3.2 低温省煤器改造方案

低温省煤器改造工程的热力系统如图1所示。低温省煤器总体与冷渣器出水管呈并联布置。利用低压加热器的级间压差来克服低温省煤器蛇形管的水侧阻力。在原冷渣器出水管安装电动调门，来调节低温省煤器中的冷却水量。

低温省煤器安装在除尘器与空气预热器间的上行烟道内，左右侧对称布置。左右侧低温省煤器均由进口集箱、省煤器蛇形管、出口集箱组成。冷渣器出口的凝结水分为两路，其中一路进入低温省煤器入口集箱（上集箱），沿蛇形管自上而下流至低温省煤器出口集箱（下集箱），后与另外一路未经低温省煤器加热的凝结水汇集；根据低温省煤器出口水温，决定汇集后的凝结水进入1或2号低加。烟气在低温省煤器烟道内从下而上横向逆流冲刷低温省煤器管束。endprint

低温省煤器蛇形管材料由两部分组成：第一部分采用螺旋翅片管；第二部分为耐低温腐蚀管材，位于低温省煤器水侧低温段，该部分管材主要用于防止水温过低时引起的低温腐蚀。

低温受热面整体吊装3根H型钢梁，该3根H型钢梁与另外与之垂直方向的2根H型钢梁焊接，形成整体框架结构；该框架结构置于标高为13.5 m的混凝土横梁上；低温省煤器方案布置总图见图2。

3.3 低温省煤器改造后的运行参数

低温省煤器改造后的运行数据如下表所示。

在冬季工况，由于环境温度相对较低，锅炉排烟温度可以控制约125 ℃。

3.4 本项目低温省煤器改造工程技术特点

考虑到机组长期燃用煤质灰分达到40%以上，加上后期计划燃用更低热值的煤种，实际改造工程设计中采用多种措施来减少受热面的磨损。主要采取的措施有：

（1）选择较低流速；由于磨损速率和烟气速度的3次方呈正比，较低的烟气流速能够确保受热面磨损速率处于较低水平，能够保证设备长期稳定运行；（2）设置均流装置，改善来流烟气中的颗粒浓度，减少受热面的局部磨损；（3）在受热面的弯头处布置有防磨瓦，防止弯头磨损；（4）在低温省煤器受热面前留有较长的直段烟道，有利于对烟气流场的整流，减少受热面磨损不均匀性；（5）低温省煤器受热面部分采用喷涂措施来提高表面硬度；（6）低温省煤器受热面采用厚壁管，大幅度延长了受热面使用时间。

由于机组CFB锅炉已经进行了炉内脱硫，正常运行中的SO2浓度控制已经在800 mg/Nm3（标干，O2=6%）以下。炉内脱硫有利于深度降低锅炉排烟温度。本工程采取如下技术措施来防止或减轻受热面腐蚀：

（1）正常运行时，烟气采取炉内脱硫，受热面管壁温高于酸露点温度，不会发生低温腐蚀；（2）在机组非正运行时（脱硫系统非正常运行及省煤器入口水温过低时），受热面壁温可能低于酸露点。因此，低温省煤器的水侧低温段选用耐低温腐蚀钢；（3）受热面的高温段换热管采用部分采用合金喷涂覆盖，由于耐腐蚀功能。

4 低温省煤器改造的经济性分析

低温省煤器改造后运行情况表明，锅炉满负荷下排烟温度下降了40 ℃以上。增加低温省煤器成功改造避免了自备电厂因排烟温度过高，而被迫降低机组负荷运行来保护布袋的运行方式。另外，根据等效焓降法[1]可以计算出机组额定负荷下可节约标煤耗为3.70 g/kWh，机组年运行小时按照5000 h，则每年节约煤量2497 t。按照每吨标煤按照500元计算，每年带来的收益为124万元，整个改造工程投资回收年限为2.6年。

参考文献

[1] 林万超.火电厂热系统节能理论[M].西安交通大学出版社，1994.endprint

低温省煤器蛇形管材料由两部分组成：第一部分采用螺旋翅片管；第二部分为耐低温腐蚀管材，位于低温省煤器水侧低温段，该部分管材主要用于防止水温过低时引起的低温腐蚀。

低温受热面整体吊装3根H型钢梁，该3根H型钢梁与另外与之垂直方向的2根H型钢梁焊接，形成整体框架结构；该框架结构置于标高为13.5 m的混凝土横梁上；低温省煤器方案布置总图见图2。

3.3 低温省煤器改造后的运行参数

低温省煤器改造后的运行数据如下表所示。

在冬季工况，由于环境温度相对较低，锅炉排烟温度可以控制约125 ℃。

3.4 本项目低温省煤器改造工程技术特点

考虑到机组长期燃用煤质灰分达到40%以上，加上后期计划燃用更低热值的煤种，实际改造工程设计中采用多种措施来减少受热面的磨损。主要采取的措施有：

（1）选择较低流速；由于磨损速率和烟气速度的3次方呈正比，较低的烟气流速能够确保受热面磨损速率处于较低水平，能够保证设备长期稳定运行；（2）设置均流装置，改善来流烟气中的颗粒浓度，减少受热面的局部磨损；（3）在受热面的弯头处布置有防磨瓦，防止弯头磨损；（4）在低温省煤器受热面前留有较长的直段烟道，有利于对烟气流场的整流，减少受热面磨损不均匀性；（5）低温省煤器受热面部分采用喷涂措施来提高表面硬度；（6）低温省煤器受热面采用厚壁管，大幅度延长了受热面使用时间。

由于机组CFB锅炉已经进行了炉内脱硫，正常运行中的SO2浓度控制已经在800 mg/Nm3（标干，O2=6%）以下。炉内脱硫有利于深度降低锅炉排烟温度。本工程采取如下技术措施来防止或减轻受热面腐蚀：

（1）正常运行时，烟气采取炉内脱硫，受热面管壁温高于酸露点温度，不会发生低温腐蚀；（2）在机组非正运行时（脱硫系统非正常运行及省煤器入口水温过低时），受热面壁温可能低于酸露点。因此，低温省煤器的水侧低温段选用耐低温腐蚀钢；（3）受热面的高温段换热管采用部分采用合金喷涂覆盖，由于耐腐蚀功能。

4 低温省煤器改造的经济性分析

低温省煤器改造后运行情况表明，锅炉满负荷下排烟温度下降了40 ℃以上。增加低温省煤器成功改造避免了自备电厂因排烟温度过高，而被迫降低机组负荷运行来保护布袋的运行方式。另外，根据等效焓降法[1]可以计算出机组额定负荷下可节约标煤耗为3.70 g/kWh，机组年运行小时按照5000 h，则每年节约煤量2497 t。按照每吨标煤按照500元计算，每年带来的收益为124万元，整个改造工程投资回收年限为2.6年。

参考文献

[1] 林万超.火电厂热系统节能理论[M].西安交通大学出版社，1994.endprint

低温省煤器蛇形管材料由两部分组成：第一部分采用螺旋翅片管；第二部分为耐低温腐蚀管材，位于低温省煤器水侧低温段，该部分管材主要用于防止水温过低时引起的低温腐蚀。

低温受热面整体吊装3根H型钢梁，该3根H型钢梁与另外与之垂直方向的2根H型钢梁焊接，形成整体框架结构；该框架结构置于标高为13.5 m的混凝土横梁上；低温省煤器方案布置总图见图2。

3.3 低温省煤器改造后的运行参数

低温省煤器改造后的运行数据如下表所示。

在冬季工况，由于环境温度相对较低，锅炉排烟温度可以控制约125 ℃。

3.4 本项目低温省煤器改造工程技术特点

考虑到机组长期燃用煤质灰分达到40%以上，加上后期计划燃用更低热值的煤种，实际改造工程设计中采用多种措施来减少受热面的磨损。主要采取的措施有：

（1）选择较低流速；由于磨损速率和烟气速度的3次方呈正比，较低的烟气流速能够确保受热面磨损速率处于较低水平，能够保证设备长期稳定运行；（2）设置均流装置，改善来流烟气中的颗粒浓度，减少受热面的局部磨损；（3）在受热面的弯头处布置有防磨瓦，防止弯头磨损；（4）在低温省煤器受热面前留有较长的直段烟道，有利于对烟气流场的整流，减少受热面磨损不均匀性；（5）低温省煤器受热面部分采用喷涂措施来提高表面硬度；（6）低温省煤器受热面采用厚壁管，大幅度延长了受热面使用时间。

由于机组CFB锅炉已经进行了炉内脱硫，正常运行中的SO2浓度控制已经在800 mg/Nm3（标干，O2=6%）以下。炉内脱硫有利于深度降低锅炉排烟温度。本工程采取如下技术措施来防止或减轻受热面腐蚀：

（1）正常运行时，烟气采取炉内脱硫，受热面管壁温高于酸露点温度，不会发生低温腐蚀；（2）在机组非正运行时（脱硫系统非正常运行及省煤器入口水温过低时），受热面壁温可能低于酸露点。因此，低温省煤器的水侧低温段选用耐低温腐蚀钢；（3）受热面的高温段换热管采用部分采用合金喷涂覆盖，由于耐腐蚀功能。

4 低温省煤器改造的经济性分析

低温省煤器改造后运行情况表明，锅炉满负荷下排烟温度下降了40 ℃以上。增加低温省煤器成功改造避免了自备电厂因排烟温度过高，而被迫降低机组负荷运行来保护布袋的运行方式。另外，根据等效焓降法[1]可以计算出机组额定负荷下可节约标煤耗为3.70 g/kWh，机组年运行小时按照5000 h，则每年节约煤量2497 t。按照每吨标煤按照500元计算，每年带来的收益为124万元，整个改造工程投资回收年限为2.6年。

参考文献

[1] 林万超.火电厂热系统节能理论[M].西安交通大学出版社，1994.endprint