张家口发电厂加装低压省煤器降低排烟温度的研究

陈 熙

（大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂，河北 张家口 075133）

前言：火力发电厂每年消耗我国煤炭总产量的50%，排烟热损失是电站锅炉各项热损失中最大的一项，一般在5%～8%，占锅炉总热损失的80%或更高。导致电站锅炉出现热损失的主要原因是锅炉的排烟温度，一般情况下，排烟温度每升高10℃，就会加重排烟热损失0.6%～1.0%。目前为止，我国现有的火电机组中锅炉排烟温度普遍维持在125℃～150℃左右水平，燃用褐煤的发电机组排烟温度高达170℃～180℃，因此，深度降低机组排烟温度，并加强烟气的回收利用，不仅可以减轻厂区的环境污染，还可以降低电厂的成本投资。

一、省煤器系统的原理

锅炉低压省煤器系统,包括省煤器管屏、进口集箱、出口集箱导管等等,它的特征在于进口集箱经由管道与回热系统中低压加热器连接在一起。低压省煤器安装与锅炉空气预热器出口尾部烟道上,由管束、出口联箱、进口联箱等组成。水侧引入的便是低压回热加热系统里的凝结水。并且可进行高温和低温的切换,出水最远可以引至除氧器。低温省煤器能降低锅炉的排烟温度,提高发电厂的循环热效率。并且具有抗磨损、抗腐烛的独特能力,在锅炉工况发生比较大变动时,仍具有较高可靠性和经济性。低压省煤器热力系统简图如图1.1所示。从图中可看出低压省煤器布置在了锅炉烟道尾部,它的水侧连接在回热加热系统,通过各类管道来进行内外冷热流体间的热量传递。

双级低压省煤器烟气余热利用原理见图1.2。由图1.2可见，用空气预热器进口的一部分烟气旁路，分别用双级布置的低压温省煤器与低压低温省煤器，使空气预热器前、后的部分烟气余热同时得以利用。第1级低压高温省煤器进口烟气温度可达400℃左右，被加热水温度可以得到远高于低压低温省煤器的温升，提高了低压省煤器回收的烟气余热的数量和品质，同时第2级低压低温省煤器可以进一步利用烟气余热，降低排烟温度。

图1低压省煤器热力系统简图

图2 双级低压省煤器原理

在使用低压高温省煤器时，不仅可以有效的降低空气预热器出口的烟气温度，还可以降低其热风温度。适度的降低一次风温，就可以降低制粉系统中的冷风掺混量，进而使排烟的温度也得到降低；降低二次分温，虽然对锅炉的热效应不会产生任何影响，但也会在一些特定情况下影响锅炉炉内的燃烧过程，需通过计算来确定合适的抽烟气量，以保证二次风温不影响到炉膛燃烧。计算得出不同抽烟气份额对空气预热器出口热风温度的影响见图1.3。由图1.3可见，在抽烟气份额为10%时，热风温度降低约11℃，可以在保证炉内燃烧不受较大影响的前提下，实现烟气余热最大程度利用。因此，推荐低压高温省煤器旁路抽烟气份额为10%。

图3 抽烟气份额对空气预热器出口热风温度的影响

二、张家口发电厂低压省煤器节能改造分析

1.机组参数

张家口发电厂1、2号锅炉为东方锅炉厂制造的DG1025-18.2-Ⅱ4型亚临界、中间再热、自然循环、全悬吊、平衡通风、燃煤汽包锅炉。设计煤种为大同优质烟煤，其灰份含量为24.84%，低位发热量为20963KJ/kg，满负荷（300MW）运行时燃煤量为124T/h。锅炉设计排烟温度为151℃，锅炉设计效率90.46%。目前锅炉燃用煤种与设计煤种偏差较大，实际运行排烟温度平均值为155℃，夏季最高排烟温度为165℃.

2.改造方案

低压省煤器的热力系统如图2.1所示。低压省煤器安装于电除尘出口至引风机入口的两个竖直烟道内，分甲乙两侧对称布置，与主回水成并联布置，其进口水取自低压加热器系统，设计特定的进水方式与电调阀配合，可实现低压省煤器进水的切换与调整。进入低压省煤器的凝结水吸收排烟热量后，在#3低加出口与除氧器入口之间与主凝结水汇合。

由凝结水系统流来的低压加热器主凝结水，经低压省煤器入囗集箱进入低压省煤器，流经蛇形管排吸收烟气热量，返回到3号低加出囗的主凝结水管道。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。

图2.1 低压省煤器热力系统图

三、经济性分析

加装低压省煤器后，在投入情况下，汽机热耗降，锅炉效率无变化，引风机耗电率微升，凝泵耗电率波动不大。电除尘出、入口表计不全（未做电除尘效率试验），对电除尘效率变化不做评价，脱硫塔入口粉尘浓度有下降趋势。主要分析如下：

1.锅炉效率没有变化，空预器出口烟温、氧量运行正常，低省后排烟温度降低约20℃左右。

2.通过调整到低压省煤器的凝结水流量，能保持在投、切状况下3号低加出口水温一致。

3.由华北电科院汽机所按照《汽轮机热力性能验收试验规程》（GB/T 8117.2—2008），对低温省煤器投、停前后的机组热耗率进行了标准试验。低压省煤器投运前后热耗的差值为：300MW工况降低45.5 kJ/kWh、250MW工况为降低37.3kJ/kWh、200MW工况降低为33.9 kJ/kWh。

按照 300MW 供电煤耗降低 1.649g/kWh，250MW 供电煤耗降低1.298g/kWh，200MW供电煤耗降低1.12g/kWh计算，参考我厂2011年全年运行小时约为7743小时，机组负荷平均分布情况约为：

270MW-300MW：2000小时，发电量约为5.7亿度；

200MW-270MW：3500小时，发电量约为8.2亿度；

200MW以下：1500小时，发电量约为2.2亿度；

按照发电量 16 亿度，预计全年节标煤量为：1.649×5.7+1.298×8.2+1.12×2.2=2249 吨

标煤单价按690元/吨计，年降低155.18万元。

同时烟温降低减少了脱硫系统水耗，估算年可节约水耗5万吨，按我厂水费0.8元/吨考虑，机组年节水费4万元。

四、结论

对于锅炉排烟温度降低的过程，要针对电厂、热力设备以及煤质的不同，制定与其相适用的解决方案，确保执行最佳方案。要根据电厂的具体情况及对改造效果的要求，要考虑改造后是否进行锅炉的运行情况及安全系数、改造费用及投资回收年限等角度出发，也要考虑低压省煤器具有布置灵活、运行中可对排烟温度进行调节、煤种适应性好、造价低、运行安全可靠等特点，来进行合理的改造方案。

本文以张家口发电厂2号机组加装低压省煤器为例，分析了低压省煤器在降低排烟温度，提高经济性方面的重要作用。具体结论如下：

1.介绍分析了省煤器系统的原理，包括系统结构，系统分类以及布置方式。

2.根据张家口发电厂2号机组增设低压省煤器的实例，分析了低压省煤器在设计安装的具体方案，还通过等效焓降法计算分析了热经济性，计算结果显示，加装低压省煤器后，300MW工况下热耗降低45.5 kJ/kWh机组供电煤耗将降低1.649g/kWh。排烟温度也由入口的136.5℃降低到出口的120.4℃，平均降低值为16℃。因此加装低压省煤器对降低排烟温度，提高电厂热经济性具有重要作用。

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