循环流化床锅炉低温省煤器系统技术分析

张国华

（江苏华美热电有限公司，江苏 徐州 221000）

循环流化床锅炉低温省煤器系统技术分析

张国华

（江苏华美热电有限公司，江苏 徐州 221000）

低温省煤器是利用锅炉排烟余热提高烟气利用效率的一种手段，是节约能源的有效措施之一，可以有效提高全厂热效率。低温省煤器已成功应用于国内许多电厂，是一项相对成熟的技术。本文针对某电厂循环流化床机组特点，对循环流化床锅炉低温省煤器技术进行了可行性分析，确定了适用于本厂低温省煤器的布置位置、布置方式，同时，提出了此技术在应用中需要注意和解决低温省煤器的腐蚀、换热面管的积灰等问题。最后，通过综合效益分析，得出了循环流化床锅炉低温省煤器技术适用于本电厂。

循环硫化床锅炉；低温省煤器；技术分析

近年来我国的烟气环保指标已经上升了许多。为了可以更好的实现达标排放，可以增加设置一些脱硫的装置，而这种装置当中的石灰石、石膏等物质的存在对温度也有要求，不能超过80℃，降低原本达到140℃的烟气温度至80℃。为了可以更好的实现这一目标，就需要采取一些其他的措施，例如喷水减温等等。在采取这种方式的时候也需要注意，降温水的需求量比较大，对于脱硫系统而言，也增加了其负担，更加是一种资源浪费—烟气中热量损失，致使烟囱入口烟温过低，烟囱出口水蒸气明显。

1 循环流化床锅炉低温省煤器技术可行性分析

循环流化床锅炉采用炉内喷钙脱硫工艺，大部分硫分在炉内脱除，锅炉尾部烟气中硫分含量减少，烟气露点降低，使得排烟温度在设计值基础上进一步降低成为可能，在锅炉尾部受热面不发生低温腐蚀的前提下更充分地利用排烟余热。镍基渗层零隙阻双纵肋片管是高温低压省煤器传热元件，其肋片与母管的焊接工艺特点为接触热阻几乎为零，抗腐蚀，耐磨损，不易积灰，是专门为低压省煤器设计的。低温低压省煤器传热元件采用搪瓷管、考登钢、ND钢或者其他耐腐蚀管。搪瓷管具有优良的耐酸碱性及良好的导热性，耐酸实验表明搪瓷管的耐酸持续时间超过同尺寸十个碳钢管，300℃激冷实验表面无变化，保证了搪瓷管受热面的使用寿命。低温省煤器及扩展表面强化换热技术，应用于锅炉尾部受热面改造技术已经在国内几十家电厂的节能改造项目中得到应用。在理论上发展到结构系统最优化的阶段。因此本技术是成熟技术。目前锅炉深度降低排烟温度正成为一种趋势。根据调研及咨询，宝丽华电厂三期工程直接配套低温省煤器，排烟温度在145度左右，经烟气利用后降至120度之间，效果明显。临涣电厂改造布置在引风机出口处，目前运行稳定良好。国内其他电厂如华能济宁电厂进行低温省煤器降低排烟温度较早，相关技术改造方案成熟。

2 设计方案分析

2.1 基本设计理念

（1）考虑到温降可能低于烟气露点，防止低温腐蚀、减轻受热面管磨损、降低烟道压降等一系列问题，需全面考虑尤其是防腐。（2）在保证设备的安全可靠性之下，需要不断去减少一部分的换热面的重量，减少一部分不必要的投资。（3）选择合理的低加热取水点，设计烟温的降值不低于30℃。（4）采用镍铬渗层钎焊片管、低温段采用考登钢，年腐蚀控制在0.2mm/a。

2.2 布置位置选择

（1）除尘器前，空预器后。优点：①由于排烟温度降低烟气体积流量，减少引风机、增压风机消耗功率。②降低飞灰比电阻，提高电除尘器运行收尘效率（选用布袋除尘器时可保护布袋不超温）。缺点：①灰分高，需充分考虑积灰、防磨。②引风机、烟道、增压风机需全面考虑防腐。③对于布袋除尘器，排烟温度不能低于120℃，温度过低易对布袋低温腐蚀，热能利用低。（2）引风机后，脱硫反应塔前。优点：①排烟温度可降至烟气露点附近及以下，热能利用大。②烟气反应塔要求烟温不得大于80℃，节省反应塔烟气降温喷水，节水的同时降低了净烟气中的含湿量,保护烟囱，防止烟囱过度出现水蒸气（俗称石膏雨）。缺点：①凝结水管道较长，升压泵需克服的管道阻力及消耗功率也更高。根据我公司循环流化床锅炉情况，结合石灰石-石膏湿法脱硫运行要求，综合考虑设备投资，建议采用安装在引风机后脱硫反应塔前。

2.3 布置方式选择比较

（1）串联布置。从低压加热器的出口处进行凝结水的导出，将这些水导入到低温省煤器当中，在里面进行升温再返回低压加热器的入口，形成一个循环的系统。从凝结水流这样一个导出、流入的循环系统当中，我们发现低温省煤器与低压加热器之间的关系主要是串联关系，成为了系统的一部分，不再是单一的。这种串联的优势在于水流量大，排烟时进行热量的利用程度也相对比较高，更加经济实用。不过这种方式的缺点主要是阻力变大，对凝结水泵的压力也比较大。在系统出现异常情况，无法隔离，影响机组安全运行。

（2）并联布置（图1）。一些凝结水从低压加热器的出口分流到低温省煤器当中，被加热之后，达到一定的温度，又返回到之前的系统当中，在入口与其他的凝结水汇聚在一起。并联系统的优点一是对余热进行梯级的利用。二是并联的系统党总各个部分相对来说是比较独立的，检修比较方便，缺点在于传热温压不够高。综合考虑，推荐采用并联运行，在系统设置上进行优化，即可并联运行又可串连运行。

图1 低温省煤器并联系统图

3 低温省煤器需要考虑的因素

低温省煤器中存在一些问题严重影响到了低温省煤器的安全性和高效运行，腐蚀问题得不到解决，低温省煤器很难运行。在确定换热管低温腐蚀的最低允许工质温度前，低温段的材料在选择时一定要考量多方面的因素。当前，以下几种材料在我们的考量范围内，包括不锈钢材料、耐腐蚀的低合金碳钢等等。综合考虑适应性和性价比低温段建议选取考登钢。

（1）换热面管的积灰。低温省煤器的换热面管采用的是传热性相对来说比较好的管道，由于传热性好，对于低温省煤器的一些外形等都放宽了范围，可以大幅度的减小尺寸等，对于阻力这一点，也得到了比较大的改善。不过这个管道的缺点主要是不耐脏，容易积压灰尘，这个灰尘的多少主要和烟气的流速之间存在一定的关联，在进行设计低温省煤器的过程当中，将烟速适当提高，合理布置翅片管的间距。以此来减少省煤器管壁积灰，同时需要设置一些专门的清洗系统，利用机器进行定期或者不定期的清洗工作。（2）烟道的防腐。低温省煤器后的烟道需要防腐措施，原因是烟气运行温度较低，对烟道有腐蚀。（3）设备安全运行。在运行及各个工况下，低温省煤器系统能连续、正常运行低温省煤器系统投运后，保证排烟温度调节灵活，根据烟气温度调整冷却水量而不出现冷却水沸腾现象以及管排振动等问题。

4 综合效益分析

4.1 投资费用

低温省煤器的运用，导致在排烟的整个流程当中，许多项目的费用都有所降低，节约了系统的设计费等费用及附属配套（管道、阀门、电缆、升压泵、保温、支吊架等附件）总费用约为1500万元。

4.2 经济效益分析

（1）根据云南大唐国际红河发电厂委托云南电力试验研究院，关于对低温省煤器改造性能鉴定试验检测报告，排烟温度降低了29.6℃，节约煤耗降低了1.6g/(kW·h)。我公司烟气温度由140度降至100度左右，降低排烟温度30～40℃，初步预算可节约煤耗控制在1.5～2.0g/(kW·h)及以上，按年发电36亿千瓦时，可节约5400～7200吨煤，标煤按800元/吨计算，年节约432～576万元。（2）脱硫烟气降温消耗脱硫水40吨/小时，年利用小时5800小时，年节约水23.2万吨，每吨水按5元计算，共节约水费116万元。（3）升压泵功率，22kW，年利用小时5800小时，电价按0.3元计算，年消耗电价为4万元。（4）综合效益。年回收效益在548～692万元，有着巨大的经济效益，同时，减少烟囱水蒸气含量，具有良好的社会效益。

5 结语

（1）低温省煤器适合我厂循环流化床锅炉，结合湿法脱硫，具体布置位置适宜在引风机后反应塔前。（2）改造成功应用，综合回收约3～4年，有巨大的综合效益。（3）低压省煤器回收的热量，根据公司热电联产机组实际情况，可以有若干用途。①在冬季供热时，低压省煤器用于加热供热用水。由于加热的方式发生了变化，不再是依靠传统的蒸汽等方式，对外也产生了一些新的效益，因此这是取得效益最大的一个用途。设计时可在低温省煤器凝结水出口预留至供热水换热器接口，建议热网设计时可虑部分管网供热水方案。②夏季没有供热负荷时，可以将这些热量进行回收再利用，导入回热系统当中。在回热系统里面，慢慢的对这些热量经过多环节的处理，再重新引入回热系统中。

TK229.6

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1671-0711（2017）12（上）-0124-02