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摘要：本文讲解了火力发电厂循环流化床锅炉低温省煤器热力系统的分析选择优化过程，通过某350 MW 超临界循环流化床机组作为本文案例，找出一种技术经济的低温省煤器方案。
关键词：火力发电厂；低温省煤器；方案优化
1.前言
在锅炉各项损失中,排烟损失是最大的。根据相关资料，排烟温度每减少10~15℃，锅炉效率会提高1%左右。通过设置低温省煤器,将烟气的余热进行回收利用，能够很大程度上降低锅炉排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料，经济效益明显。
2.循环流化床锅炉低温省煤器热力连接方式
低温省煤器在热力系统中的连接方式，直接影响到它的经济效果和分析计算的方法以及运行的安全、可靠性。低温省煤器联入热力系统的方案很多，就其本质而言，只有两种连接系统：
1）低温省煤器串联于热力系统中，简称串联系统；
2）低温省煤器并联于热力系统中，简称并联系统。
对于低温省煤器的切入点选择，即低温省煤器串联或并联在哪一级或哪几级低压加热器上，可通过具体的经济性分析来决定，因为不同级的低压加热器抽汽做功能力不同，因此造成低温省煤器不同的串、并联方式，在经济性上也有差别。
串联系统中，低温省煤器串联于低压加热器之间，成为热力系统的一部分。其优点是流经低温省煤器的凝结水量最大，在低温省煤器的受热面一定时，锅炉排烟的冷却程度和低温省煤器的热负荷较大，排烟余热利用的程度最高，经济效果较好。其缺点是凝结水流的阻力增加，所需凝结水泵的扬程增加。
并联系统中，低温省煤器与低压加热器成并联方式，其优点是可以不额外增加凝结水泵的扬程。因为低温省煤器绕过的一级或两级低加的阻力与低温省煤器及其联接管道的阻力基本相同，这对旧电厂的改造较为有利，并联低温省煤器系统本身就形成了一个独立的旁路，便于停用和维修。此外，还可以方便的实现余热的梯级利用。缺点是低温省煤器的传热温压将比串联系统低，因为分流量小于全流量，低温省煤器的出口水温将比串联时的高。
3.低温省煤器布置方式
低温省煤器的布置方式有三种:一是布置在锅炉空气预热器之后、除尘器之前的烟道上；二是布置在除尘器之后、风机或脱硫塔之前的烟道上；三是分两段分别布置在除尘器前、后。
1）布置在除尘器前烟道上
采用此种布置，由于烟气温度降低，烟气体积减小，能够减小引风机和脱硫增压风机的能源消耗与损失；此种布置方案，具有典型的“低温除尘增效”作用，即在除尘器之前安装低温省煤器降低烟温，降低飞灰的比电阻，提高电除尘器的效率和布袋除尘器的使用寿命。
此种布置方案需充分考虑低温省煤器的积灰、磨损问题，需有均匀烟气流场等的防磨损、防积灰措施。如：低温省煤器受热面采用耐磨、防积灰的H型鳞片管作为换热管。
2）布置在除尘器后烟道上
正常情况下低温省煤器布置于引风机后的水平烟道或垂直烟道上，可充分利用引风机后烟气的温升，最大限度的利用余热，同时，可以减少脱硫工艺喷水减温的水耗量。由于除尘器的效果，进入低温省煤器的烟气含尘量下降，使得换热管磨损大大降低，安全性得到提高。
此种布置方案凝结水管线较长，相应的阻力增加。
3）分段布置在除尘器前后
此种布置方案结合了前面两种安装方案的利弊。电除尘前的低温省煤器将烟气温度降至120℃左右，节能的同时具有提高除尘器除尘效率的作用；除尘器后的低温省煤器将烟气温度从120℃降至90℃左右，烟气余热能够充分利用，达到较大程度的节能。
和之前的方案相比，此种布置方案管路系统要复杂得多。
总之，低温省煤器的布置位置需要根据需要解决的主要矛盾来确定，具体可根据工程情况进行不同的选择。
4、循环流化床锅炉冷渣器冷却方式
循环流化床锅炉冷渣器冷却方式，主要有三种以下三种：
①冷渣器冷却水采用循环水，冷却水来水接自机组循环水供水母管，冷却水回水接至机组循环水回水母管。此方案直接将炉渣热量利用循环水换热带走，通过机组的水工冷却塔散去热量至大气，冷却水系统简单可靠，但由于没有利用炉渣的热能而是直接散热至大气中，所以机组的整个热经济性没有提高，而且增加了循环水的用水量，增加了循环水泵的出力，增加了厂用电，间接的降低了电厂的效率。
②冷渣器冷却水采用凝结水，冷却水来水接自轴封加热器出口凝结水管道，冷却水回水接至除氧器。此方案利用了炉渣的热量来加热凝结水，理论上减少了汽轮机抽汽量，应该是提高了机组的热经济性，但实际经过冷渣器加热之后的冷却水温度一般都在100℃左右，距离正常的进除氧器的凝结水水温还比较大，也即需要增加除氧器加热蒸汽的抽汽量来加热低温的冷渣器冷却水，使之达到除氧器设计压力下的饱和水。与没有利用炉渣热能的方案比较，反而热经济性降低了，因为正常的凝结水需经过低压加热器，利用较低品位的抽汽加热，此方案反而增加了高品位的蒸汽，阻止了低品位的蒸汽的消耗，得不偿失。
③冷渣器冷却水采用凝结水，冷却水来水接自轴封加热器出口凝结水管道，冷却水回水接至与之温度匹配的凝结水管道上，一般为6、7＃低压加热器之间的凝结水管道。此方案利用了炉渣的热量加热了凝结水，经过冷渣器加热后的冷却水温度与主凝结水混合，减少了该部分凝结水经过低压加热器所需的加热蒸汽流量，提高了机组热经济性。
5.循环流化床锅炉低温省煤器系统热力设计
5.1案例机组概况
某电厂350MW超临界CFB机组，锅炉为东方锅炉厂有限责任公司生产的超临界直流锅炉，单炉体、平衡通风、旋风气固分离器、循环流化床燃烧方式、一次中间再热、固态排渣、全钢结构锅炉。锅炉技术条件如下：
每台锅炉配置6台出力为20t/h的滚筒式冷渣器；设置2台双室五电场低低温静电除尘器；设置2台50%容量引风机；设置2台100%容量凝结水泵。
5.2低温省煤器热力系统
本工程低温省煤器与冷渣器冷却水均采用凝结水，为简化系统，方便运行调节，系统需统一考虑。低温省煤器对进口水温和出口烟温都有严格的要求，进水温度需控制在70±1℃，出口烟温需控制在90±1℃，以防止低温腐蚀。冷渣器与低温省煤器一起与7、8号低加并联，具体如下：凝结水在7、8号低加前后两路与7、8号低加前的一路冷渣器出水汇合至低温省煤器入口母管。冷却水经低温省煤器加热后回到凝结水主管道。设置凝结水再循环系统，配置变频循环泵（一运一备），再循环管道从省煤器出水管侧引回到凝结水入口管道。详细系统如下：
冷渣器冷却水出口温度通过冷渣器出口电动阀门进行初调，保证出口水温在70℃附近，通过7、8号低加前凝结水管路上调节阀，控制低温省煤器入口水温在70±1℃。通过低温省煤器入口调节阀，控制低温省煤器出口烟温在90±1℃。在低温省煤器出口凝结水管道上还设有再循环管路，设置2台100%容量再循环泵，一运一备，当机组启动或低负荷运行时，7、8号低加后凝结水温度随之降低，此时低温省煤器入口温度不能满足要求，可通过开启再循环保证低温省煤器入口温度在70±1℃。
5.3冷渣器、低温省煤器系统经济性初步分析
两组低温省煤器安装位置为锅炉空气预热器出口之后、电除尘器之前的烟道上。相比常规系统，烟气阻力增加约400Pa，引风机压头增加约4%，烟气温度从原来的140℃降至90℃，烟气体积流量降低了12%左右，引风机实际电耗减少8%,约750kW；凝结水阻力增加约0.4MPa，凝结水泵扬程增加12%，凝结水泵电耗约增加140kW；汽轮机热耗由7679kJ/(kW•h)减小到7597kJ/(kW•h)；发电标煤耗降低2.79g/(kW•h)，其中冷渣器贡献1.00g/(kW•h)，低温省煤器贡献1.79g/(kW•h)。
6.结论
综上所述，通过设置低温省煤器，每台机组厂用电减少约610kW，发电标煤耗降低约1.79g/(kW•h)，每台机组的总投资约1500万元，装置平均一年总收益约为365万元，5年内可回收成本。低温省煤器系统能够采用加热汽轮机低加系统凝结水、供热回水等方式增加机组热效率，减少资源消耗，提高发电量。对国内大型机组低温省煤器使用具有某种程度上的参考作用。
参考文献
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作者简介
刘东亚（1972-），男，汉族，大本，高级工程师，主要从事热机专业设计工作。
论文作者:刘东亚
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：省煤器论文; 低温论文; 凝结水论文; 锅炉论文; 系统论文; 冷却水论文; 烟气论文; 《电力设备》2018年第20期论文;