摘要：针对江苏某发电公司300MW循环流化床锅炉排烟温度高的问题，在除尘器后烟道内增设低温省煤器，利用烟气余热加热机组凝结水。同时，低省回水通过暖风器加热空预器入口冷风，预防空预器冬季低温腐蚀和结露积灰。此技术节能效果显著，符合国家“节能减排”政策，具有很好的发展前景和应用推广价值。
关键词：循环流化床锅炉 低温省煤器 排烟温度
0引言
江苏某发电有限公司配置2台1065t/h循环流化床锅炉，采用管式空预器。自机组投入商业运营以来，一直存在排烟温度高的问题，最高月平均温度达到150.0℃，满负荷排烟温度甚至达到172.0℃。从实际运行情况分析，在夏季，即使吹灰结束时，排烟温度仍高于设计值，因此，在不增加受热面的情况下，排烟温度达不到设计值。增加省煤器或空气预热器均受尾部烟道空间所限，不是可行的改造措施。而在空气预热器之后的烟道内存在加装低温省煤器的空间。
1意义
实施低温省煤器联合暖风器改造技术方案对于2×300MW CFB锅炉具有很大的安全和经济意义。两段式降低锅炉排烟温度，既保证布袋除尘器的安全运行，又最大限度利用排烟余热，最终将排烟温度降低至95℃，合理分级利用排烟余热，提高锅炉运行经济性和安全性。
由于未布置暖风器，空预器存在较严重腐蚀现象，因此冬季实施低温省煤器联合暖风器闭式循环运行，最大限度地将热量回收至锅炉内，经济性最佳，同时可减缓空预器腐蚀速率，提高锅炉运行安全性；夏季实施低温省煤器联合暖风器和低温省煤器至除氧器的双循环运行机制，充分利用夏季排烟温度高的特点，最大限度地利用排烟余热，同时结合厂内供热（汽）改造，本次改造预留接口，将来可形成低温省煤器和低温热网加热器的联合运行，达到减少汽轮机低温抽汽，增加做功能力的目的。
2技术方案
2.1系统布置
根据现场烟道布置情况，遵循施工和检修方便的原则，将高温段低温省煤器布置在除尘器进口的水平烟道上，采用逆流布置方式，即冷却水由烟气的上游进入。高温段低温省煤器采用两节布置。将低温段低温省煤器布置在湿法脱硫塔入口的水平段。暖风器加热来自低温省煤器，暖风器布置于一二次风机出口的水平风道上。同时，为了增加烟气余热的利用率，在对外供汽项目上马前，建设了加热凝结水的回热吸收系统接口。
2.2技术方案优势及特点
（1）有效防止低温腐蚀和磨损
低温省煤器受热面全部采用镍基钎焊螺旋翅片管。受热面低温段采用耐腐蚀钢。冷段温度高于酸露点温度15℃，可有效防止低温腐蚀。
该方案在防止磨损方面采取的措施有：a.较低的烟气流速，有效的降低受热面整体的磨损；b.烟道前增加导流板，防止烟气偏流导致的局部磨损。
（2）烟气侧阻力低，对引风机运行影响小
安装在空预器与除尘器烟道间，对换热器所处的烟道结构进行了烟气流场的数值模拟，可避免产生局部漩涡和局部烟气走廊，防止磨损。选择合理的强化受热面结构，有效受热面的体积和重量，降低相同的排烟温度所需要的空间小，改动量小。换热器传热元件采用H型省煤器管，其接触热阻几乎为零，具有抗腐蚀，耐磨损，较高的总传热系数和防止磨损、堵灰及抵抗腐蚀的综合性能。
3 低温省煤器方案设计
3.1设计排烟温度及低温省煤器入口水温选择
该公司超低排放改造后取消了炉内脱硫，改为湿法脱硫工艺，导致FGD入口SO2浓度为2600-3100mg/Nm3，降低排烟温度需考虑低温腐蚀。
（1）烟气酸露点计算
a.依据美国石油协会以及CE公司推荐的冷端平均壁温标准，折线以上为工作温度范围，当硫含量不大于1.5%时，冷端平均壁温保持在68.3℃。
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b.依据前苏联1973年版《锅炉机组热力计算标准方法》，当受热面金属壁温处于水蒸汽露点温度的25℃~100℃区间时，受热面低温腐蚀速率＜0.2mm/年。
根据计算得到的设计煤种的酸露点为80.5℃，因此，为确保不发生低温腐蚀，确定排烟温度最低降至95℃。
（2）低省入口水温选择
a.西安交大热能所在某600MW机组上做了不同材料低温腐蚀实验，可见换热器进口水温大于65.0℃时，ND钢的腐蚀速率很低。
b.不同金属材料传热管的锅炉烟气低温腐蚀工程试验证明耐侯钢（如ND钢）材料的传热管壁温控制在＞65℃条件下，安全运行周期不低于10年。
因此，本项目中低温省煤器入口水温最低应控制在70.0℃以上。
3.2工艺方案设计
低温省煤器烟气侧安装位置有两种方案：一是安装在除尘器前的烟道内，二是安装在除尘器后引风机前的烟道内。本公司锅炉为循环流化床锅炉+布袋除尘器，灰量大、磨损性强。如低温省煤器安装在除尘器前的烟道内，低温省煤器易发生因磨损、腐蚀等原因引起泄漏，造成滤袋“糊袋”，严重的影响机组的安全运行。因此，本项目低温省煤器选择安装在除尘器出口至引风机入口的烟道内部。
考虑冬季气温偏低，空气预热器存在严重的低温腐蚀和积灰情况，利用低温省煤器吸热后的凝结水提高冬季空气预热器进口风温，有效防止空预器腐蚀、结灰问题。
3.3材料及管型选择
因低省后排烟温度较低，为提高换热效果，本项目低温省煤器采用技术成熟的、耐腐蚀性能优良的ND钢材料+螺旋肋片管。
4经济性和安全性分析
4.1经济性分析
投运低温省煤器后降低锅炉排烟温度，提高了锅炉效率；以锅炉效率保持不变为原则，低温省煤器吸收的锅炉排烟热量，作为纯收集利用热量加入汽轮机的抽气回热系统，加热凝结水，将排挤抽汽返回至汽轮机做功，从而使机组等效焓降增加，汽轮机的热耗率下降；加装低温省煤器后，排挤汽轮机低压加热器抽汽，使得排汽量增加，凝汽器真空降低，需增加真空泵做功，但是凝汽器真空下降引起的负效应与排挤抽汽多做的正效应相比小得多，累积效应是有效降低汽轮机热耗与机组发电煤耗，节能效果明显。
通过本方案改造后，可使通过低温省煤器的排烟温度由150℃降至95℃，每台机组由此带来的综合煤耗下降3g/kWh，则每年节约标煤8000t，以入厂标煤单价700元/吨计算，则每年带来的净收益为560万元。
4.2安全性分析
低温腐蚀。低温腐蚀是烟气中含有的水蒸气和硫酸蒸汽引发的腐蚀，低温腐蚀的严重程度与烟气成分及烟气露点温度的高低有关。烟气露点温度高，飞灰更易于吸附低温腐蚀现象会加重。该公司设计低省后烟气温度高于烟气露点温度，不存在低温腐蚀现象。低温省煤器的磨损问题。由于低温省煤器布置在除尘器后，灰浓度大幅降低，磨损较轻，且可以采取措施避免，如降低平均烟速、迎风面安装防磨假管等。
冬季低省回水通过暖风器后，提高了空气预热器进口风温，可有效预防低温腐蚀和积灰，延长了空预器管的使用寿命，提高了锅炉经济运行的能力。
5结语
针对300MW循环流化床锅炉采用低温省煤器，可以通过加热凝结水、供热回水等提高机组热效率，可使排烟温度大幅下降，提高针全厂发电效率0.1％，发电标准煤耗降低3g/kWh，每台机组全年的燃料成本可下降约560万元。同时，每年可减排CO2 6500吨，经济和环保效益都十分显著。
参考文献：
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2、崔立明，卢权。350MW亚临界机组加装低温省煤器技能及环保应用分析。神华科技，2015,13（2）。
3、花秀峰，李晓明。火力发电厂烟气余热利用的分析与应用。节能，2011（11）。
论文作者:刘 源
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第9期
论文发表时间:2019/10/16
标签：省煤器论文; 低温论文; 烟气论文; 温度论文; 锅炉论文; 排烟论文; 机组论文; 《当代电力文化》2019年第9期论文;