摘要：凭借良好的经济性和环保型，低温省煤器广泛运用于火力发电厂。通过对低温省煤器进行合理设计以及布置场地的合理安排，可以提高火力发电厂的经济效益。本文对低温省煤器的运用目的、意义以及发展状况进行简述，阐述了其基本结构和运行工作原理，并对其未来发展方向进行了论述。
关键词：低温省煤器；火力发电厂；腐蚀；排烟
0 引言
在火力发电厂的各项热损失中，锅炉的排烟损失大概占到锅炉热损失的65%左右。在排烟损失中，排烟的温度最高能达到160°C，是影响排烟损失的主要原因[1]。据统计，锅炉废气的温度没提高1°C，会导致锅炉的热效率降低0.1%。而且，考虑到漏风和不稳定燃烧工况的影响，实际的排烟损失可能更大。面对越来越短缺的煤矿资源，如何降低能耗，是摆在火力发电厂设计人员亟待解决的问题。通过设置低温省煤器，可以将余热进行回收，最大限度的降低锅炉的排烟热损失，提高能源的利用率，具有长远的意义[2]。
1低温省煤器的发展现状
在国外，利用冷却水回收锅炉热量的方法很早就已经有了应用，前苏联通过在锅炉尾部设置低温省煤器，加热热网进行回水以降低排烟损失，效果很好；德国科隆的褐煤发电机组也采用了这种方式，通过将低温省煤器设置在空气预热器的烟道中，利用其给锅炉给水供热[3]。国内低温省煤器也已经有了很多的应用，而且已经从小型机组扩大到大容量的机组。山东某发电厂采用武汉锅炉厂开发制造的WGZ410/100-10型号的锅炉，由于其煤种含硫量较高且容易积灰。为了降低该排气温低，降低运行成本，也安装了低温省煤器，其运行结果表明效果良好[4]。
2 低温省煤器的基本原理及结构
2.1低温省煤器的基本原理
火力发电厂主要是依靠燃料的燃烧，例如煤炭、天然气、石油等等，以释放热能，然后转化为用电。在燃烧发电过程中，煤炭这类能源中的硫元素会被氧化为氧化硫气体，储存在燃烧后的废气中。一般锅炉废气的露点温度范围很广，从90°C到110°C，在这种情况下，游离在废气中的水蒸气凝结成液态水，和氧化硫气体发生反应以生成具有腐蚀性的硫酸。经过空气流通等环境变化，这些硫酸会分散到发电设备的各种钢制材料设备中，从而腐蚀设备。同时，废气不仅仅是纯气体，里面还含有各种杂质及水汽，这些水汽凝结在受热管子上，会变得潮湿，从而导致受热管子的堵塞[5]。
为了避免硫酸腐蚀和堵塞问题，火力发电厂的排气温度必须要高，至少达到140°C以上。但是，高温带来了热量损失严重的问题，增加了发电厂的成本。因此，为了对热量进行回收，以减少排烟热量损失，低温省煤器应运而生。低温省煤器能够在烟气环境中工作，而且能够防腐蚀。其原理主要是通过利用凝结液态水对锅炉进行冷却，进行能量回收。
2.2低温省煤器的结构
为了最大限度样的提高换热能力，低温省煤器的表面积越大越好。广义上来说，低温省煤器主要由受热管子、清灰器、两侧联箱以及箱板组成。清灰板一般是三个左右，上面分布着整齐的孔，这些孔的直径一般为0.5mm。通过钢条板的焊接，可以实现三块清灰板的连接，其结构稳定。驱动系统主要包含电机和齿轮，以及皮带轮等。在具体工作时，锅炉废气经过受热管子，受热管子内的冷却水经过联箱到达低温省煤器，完成与废气之间的热交换，并对受热管内壁进行冲刷，最终经过上联箱排出低温省煤器。此时驱动系统将会驱动清灰板对烟气进行清除，包括受热管外的积灰。
3 低温省煤器的安装位置及连接方式
一般情况下，烟气经过锅炉排出后，流经电除尘，然后流经引风机以及烟囱，最终排送到室外大气。其安装位置主要考虑其烟气侧和工质侧。
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（1）低温省煤器的烟气侧
一般来说，低温腐蚀是加装低温省煤器的主要考虑因素。而且低温省煤器的导热系数和导热温差相对于其体积来说都不大，因此，需要考虑到其在锅炉尾端的位置。当前，我国的低温省煤器烟气侧有以下三种方式：1、布置在电除尘的前面；2、布置在电除尘的后面；3、分两级，分别布置在电除尘前后。在实际布置设计过程中，要综合考虑系统地流程和布置成本，并结合发电厂的具体情况，选择合理的布置方式。
（2）低温省煤器的工质侧
为了保证火力发电厂的经济效果和实际运行效果，需要重点考虑低温省煤器在这一整个系统中的安装方式。关于如何接入发电系统，目前主要由两种方式，分别为串联和并联。以并联方式为例，一般低温省煤器的冷却水采用的是汽机旁的凝结液态水，通过增压泵传送至低温省煤器进行混合并加热。目前也出现了一种新型的连接方式，即并联运行和串联运行可相互切换的新模式，这种方案目前在上海外高桥电厂已经得到了应用[6]。
4 未来发展方向
低温省煤器结构简单，既解决了硫化物的腐蚀问题，又可以清除积灰问题，是一个简单有效的能量回收利用装置。目前全球能源紧张，低温省煤器依靠一小部分能量便可以运行，却可以回收比这高得多的能量。这种装置的大规模的应用可以对发电厂锅炉中的很大一部分能量进行回收利用，从而大大缓解能源紧张的情况，同时对环境不会产生很大的破坏。从另一个角度看可以将湿法脱硫技术结合到低温省煤器中，从而进一步减少运行成本，提高经济效益。
但是，尽管低温省煤器存在很多优点，其缺点和不足也是难以忽视的。在电厂实际布置过程中，由于低温省煤器的受热管子面积较大，需要占据很大的面积，因此，需要针对场地问题进行具体研究。一种解决方案是将受热管进行特殊设计，以减少省煤器的体积，从而方便安装。
另一方面，由于低温省煤器的工作环境比较恶劣，长期处在硫化物腐蚀、高温环境中，对其可靠性和耐用性的要求比较高。为了提高其使用寿命一般选用不易腐蚀的材料，例如玻璃管、搪瓷管等非金属材料和ND钢等金属材料[7]。综合来说，玻璃管具有很好的防腐蚀功能，但是不耐用，容易破损；搪瓷管需要很高的加工工艺，不容易做成翅片化的表面管；ND钢耐腐蚀性能较好，且加工方便，是目前低温省煤器的主要材料之一。随着我国新材料领域的不断发展创新，将会有越来越多的材料可以运用到低温省煤器上来。
5 结束语
为了回收锅炉热能以降低成本，以及保护环境，低温省煤器凭借其结构简单、良好的防腐蚀性能广泛运用于火力发电厂。通过对低温省煤器进行合理设计以及布置场地的合理安排，可以提高火力发电厂的经济效益。目前来说，低温省煤器的设计和布置还存在提升的空间，通过不断改进和创新可以发挥更大的效益。
参考文献：
[1] 刘鹤忠, 连正权. 低温省煤器在火力发电厂中的运用探讨[J]. 电力勘测设计, 2010(4):32-38.
[2] 马金祥, 陈军. 低温省煤器在火力发电厂中的优化设计[J]. 华电技术, 2016, 38(7):15-19.
[3] 商永强. 浅谈低温省煤器在火力发电厂中的运用[J]. 数字化用户, 2014(20).
[4] 胡松如, 吴斌, 韩峰,等. 大型火力发电厂低温余热利用的研究与应用[J]. 电站系统工程, 2014(1):1-3.
[5] 闫书群. 低温省煤器在电站锅炉节能减排中的应用研究[D]. 大连理工大学, 2015.
[6] 张芳. 试论火力发电厂低温烟气余热利用[J]. 中国科技纵横, 2015(16):165-165.
[7] 许婷. 浅谈火电厂低温省煤器系统的防腐蚀问题[J]. 电工技术:理论与实践, 2015(7):212-212.
论文作者:何进
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
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