烟气余热利用技术（低温省煤器）在600MW超临界机组上的应用

郭为

摘 要：合理利用电厂锅炉排烟中的余热，可达到节能、环保的目的。本文以低温省煤器在600MW机组中应用为例，对低温省煤器应用情况进行介绍。为相似机组的烟气余热回收改造提供参考。

关键词：超临界机组；烟气余热利用；低温（压）省煤器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.001

1 低温省煤器应用的背景

目前，火力发电厂由于各方面原因，燃煤锅炉排烟温度通常远高于设计值，这给发电企业的节能和环保工作带来了沉重的压力。利用低温省煤器来降低锅炉排烟温度，成为解决该问题的有效途径。

（1）锅炉排烟温度偏高。由于国家明确了火电厂排放氮氧化物控制标准，目前运行机组陆续完成脱硝改造。空预器换热元件的改造通常带来空预器换热效率降低、锅炉排烟温度升高的问题。

另外，发电厂为了降低发电成本，大量燃用低发热量的劣质煤，也导致了锅炉排烟温度升高。

（2）粉尘达标排放要求。2014年，我国出现了雾霾天气，环保部和公众对发电厂排放污染物关注程度日益增加。新排放标准中更是规定了自2014年7月1日起，现有火力发电锅炉执行30mg/Nm3的粉尘排放限值。降低锅炉排烟温度，可以降低粉尘比电阻，提高电除尘的效率，实现达标排放。

（3）应用情况。国际上，日本已有成功应用烟气余热利用技术的先例。日本1997年成功开发应用低温电除尘及气气换热技术，并在日本各大燃煤电厂推广。其锅炉排烟温度经回收利用后，一般可降至90℃。如原町电厂百万机组，锅炉排烟温度可降至93℃，满负荷时烟尘排放浓度可达7mg/Nm3。在我国，已有部分电厂成功应用了烟气余热回收技术。

2 低温省煤器应用实例

福建某电厂4号炉通过在尾部烟道布置低温省煤器，利用锅炉排烟将凝结水加热、降低最终排烟温度，实现了烟气余热回收利用。在增加该系统后，达到了节能和环保效果。停炉后检查中，在烟道、电除尘、引风机等设备没有发生低温腐蚀、积灰现象。

（1）机组概况。该锅炉为哈锅生产的HG-1900/25.4-YM4型超临界变压运行直流锅炉，由于运行中煤种变动大、空预器改造后换热效率减低，导致锅炉排烟温度高（夏季达到140～160℃，冬季为120～140℃）、除尘效率下降。同时由于机组建设时国家对火力发电厂烟囟烟尘浓度执行的是2003版标准，要求排放浓度限值为50mg/m3，高于现行标准。因此需通过在锅炉尾部烟道增设低温省煤器，降低进入电除尘的烟气温度，达到节能减排的目的。

（2）工作原理及工艺。在锅炉尾部烟道内设置受热面，引入机侧凝结水与热烟气进行换热，使得凝结水升温，并使进入电除尘器的烟气温度由150℃降低到90～100℃，达到利用烟气余热和环保排放的目的。由于该受热面布置在锅炉尾部烟道，并且与机侧低温低压的凝结水系统相连，为了与原有的省煤器区分，称该烟气余热利用装置为低温（压）省煤器。

低温省煤器的两级受热面采用逆流换热布置，分别布置于电除尘进口喇叭处和空预器出口的垂直烟道处，前者为低温受热面，后者为高温受热面。

低温省煤器的进水分别取自7、8号低加进口、6号低加进口，通过混合得到合适的温度后，通过变频增压泵升压把凝结水送至受热面中换热。调节入口电动调节阀或增压泵的频率，可实现系统进水量的切换和调节。低温省煤器的回水口根据回水温度选择6号低压加热器出口或5号低压加热器出口，经过加热的凝结水与主凝结水汇合后最终送往除氧器。

为了防止积灰，在各受热面处还设置了声波吹灰器和振打装置。

（3）运行参数控制。运行中主要控制参数主要有：低温省煤器入口水温、入口凝结水流量。通过调整这两个参数，使低温省煤器出口烟温降至95℃左右。为了防止低温腐蚀，根据煤质情况，考虑到烟气的酸露点和水露点的因素，设置低温省煤器入口水温为57℃。控制系统根据入口水温和出口烟温设定值，自动调节变频泵出力，调节系统中凝结水流量。

出口烟温的选取，需根据煤质进行计算得出。燃煤烟气酸露点有多种计算方法，受炉型、燃料含硫量、灰分、水分、过量空气系数等参数影响，很难从理论上推导出精确的烟气酸露点公式。国际上至少有7种计算公式，其中前苏联1973年锅炉热力计算标准兼顾了各种因素的影响。在低温受热面采用ND钢，并控制进口水温高于烟气水露点20℃以上，可有效控制受热面换不发生低温腐蚀。

3 应用效果

（1）节能效果。加装低温省煤器系统后，机组在满负荷工况下（负荷600MW，排烟温度150℃）排烟温度可降低至95℃，最高降幅达55℃。由于烟气温度大幅度下降，烟气体积随之下降、烟气中粉尘比电阻下降，引风机电率下降幅度约为10%，同时脱硫系统的水耗和电除尘的电耗有一定下降。

汽机侧试验数据表明，在机组满负荷时，汽轮机的热耗下降52kJ/kWh。满负荷验收试验结果表明，机组供电标准煤耗可降低1.5g/kWh。

（2）环保效果。在投入低温省煤系统后，粉尘排放值下降幅度明显，从原55.6mg/Nm3下降到约30 mg/Nm3。SO3脱除测试表明，在投入低温省煤系统运行后，SO3脱除率达到73.78%。

（3）受热面腐蚀、积灰情况。经过材料低温腐蚀测试表明，低温省煤器应用的Q235和SPCC两种材料的耐腐蚀性能都较强，腐蚀级别均达到5级以下。Q235的平均年腐蚀率为0.0537mm，SPCC的平均年腐蚀率为0.0412mm。该系统自2012年9月投入运行至今，历次停炉后检查均未发现明显腐蚀、积灰现象。

4 结论

经运行和相关试验表明，在600MW超临界锅炉中设置低温省煤器，可有效利用锅炉排烟热量，实现烟气余热利用，达到降低煤耗、水耗、引风机和电除尘器电耗的效果，提高了电除尘器的提运行效率，降低了粉尘的排放，并能除去烟气中部分SO3。该系统运行维护简单，对于燃煤火力发电厂是一种较为实用的降耗、节能、环保项目。

参考文献：

[1]岑可法等.锅炉和热交换器的积灰、结渣磨损和腐蚀的防止原理与计算[M].北京：科学出版社，1994.

[2]赵恩婵，张方炜.火力发电厂烟气余热利用设计研究[J].热力发电，2008（10）.