超超临界机组低温省煤器布置方案及改造分析

禹振国，龙冲云，钟 强

(华能湖南岳阳发电有限责任公司，湖南 岳阳 414002)

超超临界机组低温省煤器布置方案及改造分析

禹振国，龙冲云，钟 强

(华能湖南岳阳发电有限责任公司，湖南 岳阳 414002)

针对某电厂超超临界直流锅炉电除尘效率不达标且排烟温度高于设计值的现状，提出采用在电除尘器进口布置低温省煤器的改造方案，以回收利用烟气余热加热凝结水。改造实施后，脱硫塔出口烟尘含量为6.1 mg/m3，机组发电煤耗下降了1.56 g/kWh，取得了良好的改造效果。

低温省煤器；超低排放；锅炉效率

0 引言

某电厂6号锅炉为哈尔滨锅炉厂制造的超超临界变压运行直流锅炉，型号为HG-1795/26．15-PM4，采用П型布置、单炉膛、水平浓淡燃烧器、低NOX分级送风燃烧系统、墙式切圆燃烧方式。锅炉采用平衡通风、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构，炉膛采用内螺纹管垂直上升膜式水冷壁、带再循环泵的启动系统。

设计煤种采用郑州贫煤、潞安贫煤和平顶山烟煤的混煤，按照70 %∶15 %∶15 %的配比；校核煤种1采用郑州贫煤；校核煤种2采用郑州贫煤和平顶山烟煤的混煤，按照50 %∶50 %的配比。

1 6号锅炉设置低温省煤器的原因

1.1 烟尘排放浓度不达标

2014年9月，国家发改委、环保部、能源局联合发文《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》，规定在基准氧含量6 %的条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10 mg/m3，35 mg/m3，50 mg/m3。

根据国家要求，该电厂为了将6号机组打造成超低排放机组，安排了电除尘器效率摸底试验。在试验期间，因使用的煤种属于较好煤种，灰分较低、硫分较高，有利于电除尘器的高效运行。机组正常投运时，除尘效率约99．70 %，低于设计效率保证值99．76 %；实测电除尘器平均出口烟尘排放浓度为64．8 mg/m3，烟囱出口烟尘排放浓度为18．8 mg/m3，高于最低排放标准。

1.2 锅炉排烟热损失超设计值

6号锅炉在综合升级改造前进行了锅炉性能试验，试验报告指出修正后的锅炉热效率平均值为92．33 %，低于设计保证值92．60 %。引起锅炉热效率低的主要原因是：锅炉实际掺烧煤种与设计煤种偏差大，排烟温度高达150 ℃，远远高于设计值127 ℃，锅炉实际排烟热损失比设计值大。

2 低温省煤器的作用及布置方案

2.1 低温省煤器的作用

加装低温省煤器可提高电除尘器效率，其原理是：通过加装低温省煤器(主要采用汽机冷凝水与热烟气通过换热器进行热交换，使得汽机冷凝水得到额外的热量，以减小汽机冷凝水回路系统中低压加热器的抽汽量)，使进入电除尘器的烟气温度由常温(120—150 ℃)下降到低温(90—100 ℃，一般控制在酸露点以上)。由于排烟温度下降，粉尘比电阻也下降(见表1)，烟尘更易荷电和收集；由于烟气温度下降，进入电除尘器的容积烟气量相应减少，烟气流速降低，有利于提高电除尘效率；同时由于容积烟气量减少，吸风机的电耗也相应降低。

2.2 布置方式

低温省煤器常见的布置方式有3种：

(1) 布置在电除尘器进口；

(2) 布置在脱硫吸收塔进口；

(3) 按2级串联布置，即将低温省煤器分为2级，第1级布置在除尘器进口，第2级布置在吸收塔进口。

表1 粉尘比电阻 Ω·cm

考虑到方式(2)不能提高电除尘的效率，方式(3)系统较复杂，且凝结水系统改造工程量大、成本较高。经综合考虑，选用方式(1)，低温省煤器系统流程如图1所示。

低温省煤器安装于电除尘器进口喇叭前烟道内，1台炉共4套，分A，B两侧对称布置。低温省煤器水侧与原低加系统并联，即从大机轴封加热器出口(8号低加入口)引出机组部分凝结水，通过2台增压泵(1台运行，1台备用)，分别送入电除尘前的4台低温省煤器，经其加热的凝结水再返回至低加系统。

2.3 主要设计参数

(1) 为确保烟气温度从150 ℃降至(90±1)℃，流经该系统的平均烟气流速应小于9 m/s。

(2) 低温省煤器采用顺列管排，工质逆流布置方式。根据低温省煤器结构，对电除尘入口烟道进行改造，采取措施减少换热管外烟气流阻，使烟气流阻控制在引风机要求范围内(不超过350 Pa)，不影响引风机的安全运行。

(3) 控制换热管内的凝结水压力损失＜0．3 MPa，则凝结水泵不需要增压改造。

(4) 采用耐磨、耐腐蚀材料，以满足抗磨损、抗腐蚀的需求，保证低温省煤器的使用寿命不低于20年。换热管壁厚不小于5 mm，换热器热端管板采用20G、冷端管板采用ND钢。低温省煤器易磨损部位及导流、均流板，应采取防磨措施；换热管排入口处，应增设2排假管防腐。

3 效果分析

2015年，6号锅炉低温省煤器布置工程完成后，6号机组经开机1次成功。在机组满负荷工况下，低温省煤器入口烟气温度144 ℃，出口烟气温度90 ℃，烟气流阻200 Pa；低温省煤器入口凝结水温度71 ℃，出口温度93 ℃，凝结水压力损失0．2 MPa；电除尘器出口烟尘浓度下降为17．7 mg/m3，脱硫塔出口烟尘含量6．1 mg/m3，低于超低排放标准，每年可减少粉尘排放量约330 t，节省烟尘排污费约12万元。

图1 低温省煤器系统流程

6号锅炉大修和低温省煤器布置工程完成后，锅炉效率提高到92．78 %；600 MW工况下，低温省煤器退出时热耗修正值为7 588．13 kJ/kWh，低温省煤器投入时平均热耗修正值为7 546．2 kJ/kWh，约降低了42 kJ/kWh，降低机组发电煤耗约1．56 g/kWh (见表2)。按机组年利用小时5 000 h、标煤单价600元/t计算，改造后可节约标煤4 673 t/年，节省燃料费约280万元/年。脱硫吸收塔入口烟温降至90 ℃，节约脱硫系统的工艺水耗量23 t/h，节约用水9．5万t/年。

表2 6号锅炉低温省煤器的技术经济分析(管道效率按99 %计)

4 结束语

该电厂采用将低温省煤器布置在电除尘器进口的布置方案，回收利用烟气余热加热凝结水。布置工程实施后，脱硫塔出口烟尘含量为6．1 mg/m3，机组发电煤耗下降1．56 g/kWh。另外，还采取了低氮燃烧改造、脱硫扩容改造等综合措施，6号锅炉烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度符合不高于10 mg/m3，35 mg/m3，50 mg/m3的标准。2015年12月，经湖南省环保厅确认，该电厂6号机组成为湖南省第1台达到超低排放标准的燃煤机组，具有良好的经济效益和社会效益。

1 马金祥，陈 军．低温省煤器在火力发电厂中的优化设计[J]．华电技术，2016，38(7)：15-19．

2 闫 斌．1 000 MW超超临界空冷火电机组低温省煤器系统设计优化[D]．北京：华北电力大学，2014．

3 赵林松，李 明，赵彦芬，等．某热电厂锅炉内20G省煤器管子泄漏事故分析[J]．电力安全技术，2013，15(11)：34-36．

2016-09-12；

2016-12-09。

禹振国(1981—)，男，工程师，主要从事火电厂集控运行和节能监督工作，email：zgszqkw@163．com。

龙冲云(1969—)，男，专工，主要从事锅炉设备技术管理工作。

钟 强(1981—)，男，工程师，主要从事锅炉设备技术管理和技术改造工作。