低压省煤器节能理论及其在火电厂的应用

张新波

【摘 要】在电厂的热系统内增设低压省煤器是降低发电标准煤耗的有效措施。论述了火电厂低压省煤器系统的节能原理、节能量计算和应用优点。

【关键词】电厂节能；低压省煤器；排烟温度

0.前言

目前，国内一些火力发电厂锅炉排烟温度偏高，造成锅炉运行效率降低，机组标准煤耗增加。

排烟损失是锅炉运行中最重要的一项热损失，一般约为5%—12%，占锅炉热损失的60%—70%，影响排烟热损失的主要因素是排烟温度，一般情况下，排烟温度每增加10℃，排烟热损失增加0.6%—1%，相应多耗煤1.2%—2.4%。若以燃用热值2000KJ/KG煤的420t/h高压锅炉为例，则每年多消耗近万吨动力煤。我国火力发电厂的很多锅炉排烟温度都超过设计值，约比设计值高20—50℃。所以，降低排烟温度对于节约燃料和降低污染具有重要的实际意义。

实践中以降低排烟温度为目的的锅炉技术改造较多。但由于大多数电厂尾部烟道空间太小，防磨、防腐要求较高，引风机的压头裕量不大等实际情况。为了降低排烟温度，减少排烟损失，提高电厂的运行经济性，可考虑在烟道上加装低压省煤器。

1.应用实例

某发电厂两台容量100MW发电机组所配锅炉是东方锅炉厂设计制造的DG420/9.8—Ⅱ2型燃煤锅炉。由于低氮燃烧和尾部受热面脱硝改造后锅炉排烟温度升高，超过锅炉原设计值40℃，排烟温度高达170℃，为了降低排烟温度，提高机组的运行经济性，在尾部加装了低压省煤器。低压省煤器系统布置图如下：

低压省煤器与汽轮机低压回热系统成并联布置， 其进水取自汽轮机的低压回热系统， 低压省煤器的进水流量、进水温度均可在运行中调节。进入低压省煤器的凝结水吸收锅炉排烟热量后， 在末级低压加热器出口与主凝结水汇合。这种热力系统， 低压省煤器的给水跨过若干级加热器， 利用级间压降克服低压省煤器本体及连接管路的流阻， 不必增设水泵， 提高了运行可靠性， 同时也自然地实现了排烟余热的梯级利用。

2.低压省煤器节能理论及计算

一般认为，把烟气余热输入回热系统中会排挤部分抽汽，导致热力循环效率降低；并且，排挤的部分抽汽会增加凝汽器的排汽使汽轮机真空有所降低。这两点对于低压省煤器节能的疑问必须加以澄清。理论上，增设低压省煤器后，大量烟气余热进入回热系统，这是在没有增加锅炉燃料量的前提下，获得的额外热量，它以一定的效率转变为电功。这个新增功量要远大于排挤抽汽和汽机真空微降所引起的功量损失，所以机组经济性无例外都是提高的。

采用等效热降法进行热经济性分析。将低压省煤器回收的排烟余热作为纯热量输入系统，而锅炉产生1kg新汽的能耗不变。在这个前提下，热系统所有排挤抽汽所增发的功率，都将使汽轮机的效率提高。

相应1kg汽轮机新汽，其全部做功量称新汽等效焓降（记为H），所有排挤抽汽所增发的功量（记为ΔH）称等效焓降增量，计算如下：

H=3600/（ηjd×d） （kJ/kg）

ΔH=β[（hd2-h4）η5+∑（τj·ηj）] （kJ/kg）

式中 d—机组汽耗率，kg/kwh；

ηjd—汽轮机机电效率；

β—低省流量系数；

hd2—低压省煤器出水比焓，kJ/kg；

h4—除氧器进水比焓，kJ/kg；z

τj—所绕过的各低加工质焓升，kJ/kg；

ηj—所绕过的各低加抽汽效率。

热耗率降低δq按下式计算：

δq=ΔH·q/（H+ΔH） （kJ/kwh）

式中 q—机组热耗率，kJ/kwh；

发电标煤耗节省量δbs按下式计算：

δbs=δq/（ηp·ηb·29300） （kg/kwh）

式中ηp、ηb——锅炉效率、管道效率；

以已投运的某200MW火电机组低压省煤器系统为例进行节能量计算，结果列于表1。由表1可见，低压省煤器降低排烟温度33℃，可节省标准煤3.29g/kwh。

表1 低压省煤器主要指标计算结果（某200MW火电机组）

3.低压省煤器的优点

与传统的锅炉高压省煤器改造相比，低压省煤器在电厂节能减排方面有其独到的优点：

（1）可以实现排烟温度的大幅度降低。按照电厂的不同需求，可降低排烟温度30℃～35℃，甚至更多。而改造高压省煤器，则根本无法做到这一点。这个优点对于需上脱硫系统的锅炉（排烟温度有最高限制），是十分珍贵的。

（2）对于锅炉燃烧和传热不会产生任何不利影响。由于低压省煤器布置于锅炉的最后一级受热面（下级空预器）的后面，因此它的传热行为对于锅炉的一切受热面的传热均不发生影响。因此既不会降低入炉热风温度而影响锅炉燃烧，也不会使空气预热器的传热量减少，从而反弹排烟温度的降低效果。

（3）具有独特的煤种和季节适应性。锅炉的低压省煤器出口烟温可以根据不同季节和煤质（主要是含硫量）进行调节，以实现节能和防腐蚀的综合要求。这也是高压省煤器改造所不具备的。

（4）有利于布袋除尘器的安全经济运行。布袋除尘器对于烟气温度的控制有严格要求，严禁超温运行，加装低压省煤器后可以很方便的控制进入布袋除尘器的烟气温度。

（5）采用低压省煤器系统，可以充分利用锅炉本体以外的场地空间布置受热面，因而空间宽绰、便于检修。

【参考文献】

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

[2]郑体宽.热力发电厂[M].北京：中国电力出版社，2001.