135MW燃煤机组低压省煤器应用实例

蒋忠

【摘要】在燃煤机组的锅炉尾部烟道加装低压省煤器是提高给水温度和降低发电煤耗的有效手段。本文简要介绍低压省煤器应用于135MW燃煤机组上的设计理念以及实际应用，还对江阴苏龙热电有限公司#1锅炉加装低压省煤器后的运行效果进行了总结分析。

【关键词】低压省煤器；燃煤机组；应用

燃煤电厂锅炉各项热损失中最大的是排烟热损失，锅炉排烟温度一般在120～135℃左右，燃用高硫份燃料的锅炉则高达150℃以上，如此高的排烟温度不但浪费能源，而且造成了严重的环境热污染。一般来说，排烟温度每升高15℃，锅炉热效率大约降低0.9%，降低排烟温度是提高锅炉效率最有效的手段之一。

1.概述

江阴苏龙热电有限公司#1炉系上海锅炉厂制造的超高压、单汽包、一次中间再热、自然循环煤粉炉，额定蒸发量420t/h，露天∏型布置，单炉膛，燃烧器四角布置，双切圆燃烧方式，固态排渣，采用容克式二分仓回转式预热器，制粉系统采用2套钢球磨煤机中间仓储式热风送粉系统。

锅炉设计排烟温度156℃，而实际运行过程中由于煤种的变化排烟温度最高可达160℃以上，导致了锅炉效率低、机组度电煤耗高，同时也对炉后电除尘、脱硫系统的安全运行带来严重威胁。

2.技改方案论证

2.1降低锅炉排烟温度的方法

降低锅炉排烟温度的方法多种多样，普遍都是从优化燃烧、增加锅炉受热面、安装吹灰系统等方面着手，这些方法虽有一定效果，但降低锅炉排烟温度的幅度有限，不能有效解决锅炉排烟温度高的问题，因为这些方法的原理都是在锅炉高温部位采取加强传热，往往导致后部对流受热面的传热温差降低、传热量减小，因而锅炉实际排烟温度降低幅度有限。

2.2低压省煤器原理

由上海发电设备成套设计研究院设计开发的低压省煤器，其原理是从汽机低压加热器引出部分凝结水，与位于锅炉尾部烟道的低压省煤器进行热交换。凝结水吸收锅炉尾部烟气的热量后降低排烟温度，而自身被升温后返回低压加热器系统。低压省煤器串联汽机加热器系统中，充当了低压加热器的作用，成为汽轮机热系统的一部分，这是它不同于一般省煤器和排烟热量余热回收技术之处。此外，低压省煤器将排挤汽轮机部分回热抽汽，这部分蒸汽得以在汽轮机内继续膨胀做功。

2.3低压省煤器的技术特点：

2.3.1低压省煤器安装在锅炉尾部烟道，热量传递直接导致排烟温度的降低，且降温幅度大；

2.3.2可以根据电厂的要求设计受热面积，达到调整锅炉排烟温度的目的；

2.3.3由于排烟温度的降低，烟气电除尘的运行安全得以保证，且降低了烟气比电阻和烟气体积流量，除尘效率得到提升；

2.3.4由于排烟温度的降低，进入脱硫系统烟气温度降低，脱硫装置工艺水消耗降低；

2.3.5较之其他方法而言，低压省煤器位于锅炉的尾部，对锅炉过热器、再热器、省煤器、空预器等设备没有影响，对锅炉的整体热力特性没有影响；

2.3.6安装方便，根据现场烟道布置，低压省煤器可安装在空预器与电除尘之间的竖直烟道上。

3.主要设计方案

我公司#1锅炉冬季平均排烟温度为150℃左右，夏季平均排烟温度为160℃左右，改造预期将锅炉排烟温度降至110℃，主要设计方案如下：

3.1低压省煤器布置在空预器出口至电除尘器入口之间竖直烟道内；

3.2低压省煤器采用双烟道逆流换热布置方式；

3.3低压省煤器给水点来自#2低加出口，回水接至#3低加进口， 系统利用#2、#3低加之间的压差，不需要外加额外的动力设备来维持流动；

4.设计、施工技术要求

4.1为防止运行中烟气对低压省煤器的磨损， 受热面采用防腐蚀防磨损的鳍片管，此外还采取以下措施：

4.1.1所有弯头放在烟道外面的弯头箱内，所有焊缝在弯头箱内，此种安装方式也便于后期检修；4.1.2迎风面加装2排防磨假管，前2排传热管壁厚增加到5mm；4.1.3结构设计在不影响传热效率的前提下尽量做到均匀布置，以避免形成烟气走廊，防止局部严重磨损；4.1.4合理布置蒸汽吹灰器，有效覆盖不留吹灰死角；4.1.5合理设计烟气流速，既要考虑减轻磨损，又要合理利用自清灰功能；4.2防止低温腐蚀措施：根据煤种资料烟气露点温度计算，设计烟气温度不能低于97℃，低压省煤器最低金属壁温不能低于73℃，设计温度为110℃，且受热面积灰呈现干松状，一方面不会造成严重低温腐蚀，另一方面容易由吹灰器吹除；4.3防冻措施：在低压省煤器本体最低点和系统管道的最低点都设有放水口，保证能将水疏放干净，以便在冬季锅炉停用时将受热面积水放尽，防止冻坏受热面；4.4认真校核烟道支撑梁、柱等支撑强度，不发生振动、下沉等，合理设计管道走向、管道支吊架以保证低省投入运行不发生振动；4.5设计足够、合理的可供运行在线监测的温度、压力、流量等开关量和模拟量测点，如低压省煤器本体前后安装烟气差压测量装置、烟气侧每个烟道进出口各安装两个烟温及水温测点并引入DCS，回水管道上加装专用化水取样接口；4.6基管材质为无缝钢管20G（GB3087）/ND；4.7鳍片與基管的焊着率不低于98%；4.8蛇形管屏和联箱出厂前分别按定值1.05MPa（除氧器额定工作压力的1.5倍）进行水压试验；4.9对所有管子接焊缝进行100%X射线探伤；4.10蛇形管束组装前进行通球试验。4.11低压省煤器进出口门、旁路门采用电动门调整门以达快捷操作的目的，各阀门必须设计检修平台，放空气管引至地面；4.12烟道设计放灰口、检查人孔；4.13低省出口烟温实现DCS自动控制，通过低省出口烟温反馈，自动调整给水量，最终控制低省后烟温。

5.结论

5.1江阴苏龙热电有限公司#1炉加装的低压省煤器投入运行后，通过调整凝结水进水量对排烟温度进行控制，在机组额定工况（设计煤种）下夏季最低可至110℃～115℃左右，冬季最低则可达105℃～110℃，基本达到设计预期；

5.2由机组性能试验测得，加装低压省煤器后#1机组整机效率上升0.648%，供电煤耗下降1.97g/Kwh，按照年发电可利用6000小时、标煤单价950元/吨计算，每年可获得150万元的收益，由此估计在两年内即可收回投资；

5.3进入电除尘的烟气容积流量因排烟温度的下降而变小，除尘效率升高，机组额定工况下电除尘出口烟尘浓度较之加装低压省煤器前降低了2mg/Nm3左右；

5.4进入脱硫装置烟气温度降低，脱硫耗水量有所下降。