張國華

（江蘇華美熱電有限公司，江蘇 徐州 221000）

循環(huán)流化床鍋爐低溫省煤器系統(tǒng)技術(shù)分析

張國華

（江蘇華美熱電有限公司，江蘇 徐州 221000）

低溫省煤器是利用鍋爐排煙余熱提高煙氣利用效率的一種手段，是節(jié)約能源的有效措施之一，可以有效提高全廠熱效率。低溫省煤器已成功應用于國內(nèi)許多電廠，是一項相對成熟的技術(shù)。本文針對某電廠循環(huán)流化床機組特點，對循環(huán)流化床鍋爐低溫省煤器技術(shù)進行了可行性分析，確定了適用于本廠低溫省煤器的布置位置、布置方式，同時，提出了此技術(shù)在應用中需要注意和解決低溫省煤器的腐蝕、換熱面管的積灰等問題。最后，通過綜合效益分析，得出了循環(huán)流化床鍋爐低溫省煤器技術(shù)適用于本電廠。

循環(huán)硫化床鍋爐；低溫省煤器；技術(shù)分析

近年來我國的煙氣環(huán)保指標已經(jīng)上升了許多。為了可以更好的實現(xiàn)達標排放，可以增加設置一些脫硫的裝置，而這種裝置當中的石灰石、石膏等物質(zhì)的存在對溫度也有要求，不能超過80℃，降低原本達到140℃的煙氣溫度至80℃。為了可以更好的實現(xiàn)這一目標，就需要采取一些其他的措施，例如噴水減溫等等。在采取這種方式的時候也需要注意，降溫水的需求量比較大，對于脫硫系統(tǒng)而言，也增加了其負擔，更加是一種資源浪費—煙氣中熱量損失，致使煙囪入口煙溫過低，煙囪出口水蒸氣明顯。

1 循環(huán)流化床鍋爐低溫省煤器技術(shù)可行性分析

循環(huán)流化床鍋爐采用爐內(nèi)噴鈣脫硫工藝，大部分硫分在爐內(nèi)脫除，鍋爐尾部煙氣中硫分含量減少，煙氣露點降低，使得排煙溫度在設計值基礎上進一步降低成為可能，在鍋爐尾部受熱面不發(fā)生低溫腐蝕的前提下更充分地利用排煙余熱。鎳基滲層零隙阻雙縱肋片管是高溫低壓省煤器傳熱元件，其肋片與母管的焊接工藝特點為接觸熱阻幾乎為零，抗腐蝕，耐磨損，不易積灰，是專門為低壓省煤器設計的。低溫低壓省煤器傳熱元件采用搪瓷管、考登鋼、ND鋼或者其他耐腐蝕管。搪瓷管具有優(yōu)良的耐酸堿性及良好的導熱性，耐酸實驗表明搪瓷管的耐酸持續(xù)時間超過同尺寸十個碳鋼管，300℃激冷實驗表面無變化，保證了搪瓷管受熱面的使用壽命。低溫省煤器及擴展表面強化換熱技術(shù)，應用于鍋爐尾部受熱面改造技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)幾十家電廠的節(jié)能改造項目中得到應用。在理論上發(fā)展到結(jié)構(gòu)系統(tǒng)最優(yōu)化的階段。因此本技術(shù)是成熟技術(shù)。目前鍋爐深度降低排煙溫度正成為一種趨勢。根據(jù)調(diào)研及咨詢，寶麗華電廠三期工程直接配套低溫省煤器，排煙溫度在145度左右，經(jīng)煙氣利用后降至120度之間，效果明顯。臨渙電廠改造布置在引風機出口處，目前運行穩(wěn)定良好。國內(nèi)其他電廠如華能濟寧電廠進行低溫省煤器降低排煙溫度較早，相關技術(shù)改造方案成熟。

2 設計方案分析

2.1 基本設計理念

（1）考慮到溫降可能低于煙氣露點，防止低溫腐蝕、減輕受熱面管磨損、降低煙道壓降等一系列問題，需全面考慮尤其是防腐。（2）在保證設備的安全可靠性之下，需要不斷去減少一部分的換熱面的重量，減少一部分不必要的投資。（3）選擇合理的低加熱取水點，設計煙溫的降值不低于30℃。（4）采用鎳鉻滲層釬焊片管、低溫段采用考登鋼，年腐蝕控制在0.2mm/a。

2.2 布置位置選擇

（1）除塵器前，空預器后。優(yōu)點：①由于排煙溫度降低煙氣體積流量，減少引風機、增壓風機消耗功率。②降低飛灰比電阻，提高電除塵器運行收塵效率（選用布袋除塵器時可保護布袋不超溫）。缺點：①灰分高，需充分考慮積灰、防磨。②引風機、煙道、增壓風機需全面考慮防腐。③對于布袋除塵器，排煙溫度不能低于120℃，溫度過低易對布袋低溫腐蝕，熱能利用低。（2）引風機后，脫硫反應塔前。優(yōu)點：①排煙溫度可降至煙氣露點附近及以下，熱能利用大。②煙氣反應塔要求煙溫不得大于80℃，節(jié)省反應塔煙氣降溫噴水，節(jié)水的同時降低了凈煙氣中的含濕量,保護煙囪，防止煙囪過度出現(xiàn)水蒸氣（俗稱石膏雨）。缺點：①凝結(jié)水管道較長，升壓泵需克服的管道阻力及消耗功率也更高。根據(jù)我公司循環(huán)流化床鍋爐情況，結(jié)合石灰石-石膏濕法脫硫運行要求，綜合考慮設備投資，建議采用安裝在引風機后脫硫反應塔前。

2.3 布置方式選擇比較

（1）串聯(lián)布置。從低壓加熱器的出口處進行凝結(jié)水的導出，將這些水導入到低溫省煤器當中，在里面進行升溫再返回低壓加熱器的入口，形成一個循環(huán)的系統(tǒng)。從凝結(jié)水流這樣一個導出、流入的循環(huán)系統(tǒng)當中，我們發(fā)現(xiàn)低溫省煤器與低壓加熱器之間的關系主要是串聯(lián)關系，成為了系統(tǒng)的一部分，不再是單一的。這種串聯(lián)的優(yōu)勢在于水流量大，排煙時進行熱量的利用程度也相對比較高，更加經(jīng)濟實用。不過這種方式的缺點主要是阻力變大，對凝結(jié)水泵的壓力也比較大。在系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況，無法隔離，影響機組安全運行。

（2）并聯(lián)布置（圖1）。一些凝結(jié)水從低壓加熱器的出口分流到低溫省煤器當中，被加熱之后，達到一定的溫度，又返回到之前的系統(tǒng)當中，在入口與其他的凝結(jié)水匯聚在一起。并聯(lián)系統(tǒng)的優(yōu)點一是對余熱進行梯級的利用。二是并聯(lián)的系統(tǒng)黨總各個部分相對來說是比較獨立的，檢修比較方便，缺點在于傳熱溫壓不夠高。綜合考慮，推薦采用并聯(lián)運行，在系統(tǒng)設置上進行優(yōu)化，即可并聯(lián)運行又可串連運行。

圖1 低溫省煤器并聯(lián)系統(tǒng)圖

3 低溫省煤器需要考慮的因素

低溫省煤器中存在一些問題嚴重影響到了低溫省煤器的安全性和高效運行，腐蝕問題得不到解決，低溫省煤器很難運行。在確定換熱管低溫腐蝕的最低允許工質(zhì)溫度前，低溫段的材料在選擇時一定要考量多方面的因素。當前，以下幾種材料在我們的考量范圍內(nèi)，包括不銹鋼材料、耐腐蝕的低合金碳鋼等等。綜合考慮適應性和性價比低溫段建議選取考登鋼。

（1）換熱面管的積灰。低溫省煤器的換熱面管采用的是傳熱性相對來說比較好的管道，由于傳熱性好，對于低溫省煤器的一些外形等都放寬了范圍，可以大幅度的減小尺寸等，對于阻力這一點，也得到了比較大的改善。不過這個管道的缺點主要是不耐臟，容易積壓灰塵，這個灰塵的多少主要和煙氣的流速之間存在一定的關聯(lián)，在進行設計低溫省煤器的過程當中，將煙速適當提高，合理布置翅片管的間距。以此來減少省煤器管壁積灰，同時需要設置一些專門的清洗系統(tǒng)，利用機器進行定期或者不定期的清洗工作。（2）煙道的防腐。低溫省煤器后的煙道需要防腐措施，原因是煙氣運行溫度較低，對煙道有腐蝕。（3）設備安全運行。在運行及各個工況下，低溫省煤器系統(tǒng)能連續(xù)、正常運行低溫省煤器系統(tǒng)投運后，保證排煙溫度調(diào)節(jié)靈活，根據(jù)煙氣溫度調(diào)整冷卻水量而不出現(xiàn)冷卻水沸騰現(xiàn)象以及管排振動等問題。

4 綜合效益分析

4.1 投資費用

低溫省煤器的運用，導致在排煙的整個流程當中，許多項目的費用都有所降低，節(jié)約了系統(tǒng)的設計費等費用及附屬配套（管道、閥門、電纜、升壓泵、保溫、支吊架等附件）總費用約為1500萬元。

4.2 經(jīng)濟效益分析

（1）根據(jù)云南大唐國際紅河發(fā)電廠委托云南電力試驗研究院，關于對低溫省煤器改造性能鑒定試驗檢測報告，排煙溫度降低了29.6℃，節(jié)約煤耗降低了1.6g/(kW·h)。我公司煙氣溫度由140度降至100度左右，降低排煙溫度30～40℃，初步預算可節(jié)約煤耗控制在1.5～2.0g/(kW·h)及以上，按年發(fā)電36億千瓦時，可節(jié)約5400～7200噸煤，標煤按800元/噸計算，年節(jié)約432～576萬元。（2）脫硫煙氣降溫消耗脫硫水40噸/小時，年利用小時5800小時，年節(jié)約水23.2萬噸，每噸水按5元計算，共節(jié)約水費116萬元。（3）升壓泵功率，22kW，年利用小時5800小時，電價按0.3元計算，年消耗電價為4萬元。（4）綜合效益。年回收效益在548～692萬元，有著巨大的經(jīng)濟效益，同時，減少煙囪水蒸氣含量，具有良好的社會效益。

5 結(jié)語

（1）低溫省煤器適合我廠循環(huán)流化床鍋爐，結(jié)合濕法脫硫，具體布置位置適宜在引風機后反應塔前。（2）改造成功應用，綜合回收約3～4年，有巨大的綜合效益。（3）低壓省煤器回收的熱量，根據(jù)公司熱電聯(lián)產(chǎn)機組實際情況，可以有若干用途。①在冬季供熱時，低壓省煤器用于加熱供熱用水。由于加熱的方式發(fā)生了變化，不再是依靠傳統(tǒng)的蒸汽等方式，對外也產(chǎn)生了一些新的效益，因此這是取得效益最大的一個用途。設計時可在低溫省煤器凝結(jié)水出口預留至供熱水換熱器接口，建議熱網(wǎng)設計時可慮部分管網(wǎng)供熱水方案。②夏季沒有供熱負荷時，可以將這些熱量進行回收再利用，導入回熱系統(tǒng)當中。在回熱系統(tǒng)里面，慢慢的對這些熱量經(jīng)過多環(huán)節(jié)的處理，再重新引入回熱系統(tǒng)中。

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