低温省煤器在200MW火力发电机组上的应 用

吴 俊

浙江清科电力科技有限公司，江苏 杭州 310052

一、低温省煤器系统简述

1.回收烟气余热的利用方式

在锅炉尾部装设低温省煤器，可有效降低排烟温度，吸收排烟余热。低温省煤器换热管内工质一般为除盐水。此部分除盐水被加热后有以下几个去向。

(1)对外供热

将回收的热量直接用于供热及供暖。

(2)加热冷空气

通过暖风器加热冷空气，以减少由于大量冷风进入空气预热器的受热面造成结露、积灰而产生腐蚀。

(3)加热回热系统凝结水

在低压加热器入口抽取凝结水经低温省煤器加热后进入低压加热器，提高低压加热器入口凝结水温度，从而减少用于加热凝结水的汽轮机抽汽、增加抽汽做功、节约机组的能耗，同时可节水并减少CO2及SO2等酸性气体的排放。

2.工质侧连接方式

低温省煤器在热力系统中的连接方式，直接影响到它的经济效果和分析计算的方法以及运行的安全、可靠性。

从根本上来讲，低温省煤器在热力系统中可分为串联与并联两种连接方式。

3.烟气侧布置方式

由于低温省煤器的传热温差低，因此换热面积大，占地空间也较大，所以在加装低温省煤器时需考虑其在锅炉现场的布置位置。

通常以除尘器为界，低温省煤器在烟气侧有以下3种布置方式。

(1)布置于除尘器之前

对于国内绝大多数电厂，已装设普通电除尘器，要求进入的烟气温度在酸露点以上，以保证系统的安全。低温省煤器出口烟气温度相对较高，低温腐蚀的风险较小，因降低了进入除尘器的烟气温度，在一定范围内可降低飞灰比电阻，提高除尘器的效率，减小除尘器工作压力；但此处烟气未经除尘，需要重点考虑积灰清理和磨损问题。

表1 锅炉设备参数

图1 低温省煤器工质连接系统图

图2 最佳分水量计算曲线图

图3 整体型螺旋翅片管

表2 低温省煤器结构参数

表3 低温省煤器性能测试数据

(2)布置于除尘器之后脱硫塔之前

德国Nideraussem电厂低温省煤器装设在除尘器之后将烟气温度从160℃降低到100℃后进入吸收塔。这种布置方式只要考虑对低温省煤器的低温段材料和低温省煤器与吸收塔之间的烟道进行防腐。

(3)布置于除尘器两端

此种布置方式将低温省煤器分为两段分别布置在除尘器前后。适合场地有限的电厂改造工程，可同时兼顾前两种布置方式的优势，前段低温省煤器着重考虑的是防止堵灰及磨损并使其烟气出口温度高于烟气的酸露点温度，以避免其下游设备的腐蚀。后段只需重点考虑低温省煤器及其后设备的低温腐蚀问题。

4.换热管的型式

由于低温省煤器的传热温差低，换热面积大，因此需合理考虑其在锅炉现场的布置位置及选取合适换热管型式。

二、低温省煤器在200MW机组的应用

某200MW燃煤机组具体锅炉设备参数如表1所示。

在锅炉尾部烟道增设低温省煤器将排烟温度降低至110℃左右，吸收排烟余热用以加热回热系统凝结水。

1.工质连接方式的确定

考虑到该电厂机组容量较大，且回热系统凝结水量大，确定低温省煤器采用并联方式接入回热系统，如图1所示。

低温省煤器与2#低压加热器并联，其入口水流分别由部分1#低压加热器出口凝结水和部分2#低压加热器出口凝结水混合而成，初步拟定混合温度66℃。通过对工质温度的控制调节换热管的壁温，可以有效防止低温腐蚀的发生。

2.系统水流量的确定

对于低温省煤器并联系统，有必要求解出系统的最佳分水率，从而使系统等效焓降增量最大，即系统收益最大。

在并联低温省煤器系统中分水率为：

式中：Gd—流经低温省煤器的凝结水流量，kg/s；

D0—新蒸汽流量，kg/s。

低温省煤器回热系统等效焓降为：

式中：αd—低温省煤器的分水率，%；

td—低温省煤器出口水焓，kJ/kg；

tm-1—第m-1级低压加热器出口水焓，kJ/kg；

ηm—第m级低压加热器抽汽效率，%；

τr— 单位质量凝结水在加热器r中的焓升，kJ/kg。

由此计算可得出系统最佳分水量，计算结果见图2。由图2可知，本方案最佳分水量为54kg/s，本方案按流量200t/h进行设计，工质温度由66℃被加热至104℃左右。

3.烟气侧的连接方式的确定

结合项目的实际特点，决定将低温省煤器安装在电除尘器与脱硫塔之间的水平烟道中。为便于运行管理，设置旁路烟道，将低温省煤器布置在原主烟道中。

低温省煤器管束组采用模块化设计，快装出厂，现场组装。将整个设备在出厂前组装成6个小模块，便于途中的运输，在现场安装时直接进行吊装组装，1～2个工作日即可完成设备的吊装和组装工作。较换热管现场组装缩减了设备的安装周期。

低温省煤器具体的结构参数见表2。

4.换热管型式的确定

经多方比选后，确定换热管采用整体一次性成型螺旋翅片管（图3）。

三、节能效益分析

低温省煤器安装后，经调试及试运行，系统运行情况良好，性能测试情况见表3。

低温省煤器投运后，在额定负荷（三阀）工况下，机组热耗率下降0.57%。若以全年供电煤耗率327.0g/kW·h进行计算，则机组供电煤耗率下降1.86g/kW·h。由于降低了进脱硫塔烟气温度，年节约脱硫冷却水约70 000t、减少CO2排放量6 000t以上。

四、结论

通过在锅炉尾部烟道中装设低温省煤器，可以有效地节约煤耗，从而减少CO2以及SO2、NOX等酸性气体的排放，并可以节约大量的水源。“节能减排”效益显著。值得在火力发电厂中进行推广应用。

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