H型省煤器在降低鍋爐排煙溫度改造中的應(yīng)用

摘 要：本文分析了目前我國(guó)大型煤粉鍋爐機(jī)組降低排煙溫度的改造，通過(guò)在鍋爐尾部安裝H型低溫省煤器系統(tǒng)來(lái)降低排煙溫度，既可降低排煙溫度，也可大量節(jié)約資金，該改造方案在鍋爐降低排煙溫度的改造中具有很好的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：煤粉鍋爐；排煙溫度；H型低溫省煤器

1 前言

近年來(lái)，由于我國(guó)很多電廠燃用的實(shí)際煤質(zhì)大大偏離原設(shè)計(jì)煤質(zhì)，隨著鍋爐積灰、結(jié)垢等原因，鍋爐排煙溫度普遍較高，鍋爐效率降低，相對(duì)燃煤耗量上升，電廠效率也降低，另外，由于排煙溫度上升，對(duì)鍋爐安全運(yùn)行造成很大的隱患，比如除塵器效率下降，除塵器壽命縮短，煙氣溫度增加，煙氣量增大引起的引風(fēng)機(jī)電耗上升，所以對(duì)鍋爐進(jìn)行降低排煙溫度的改造勢(shì)在必行。

對(duì)鍋爐進(jìn)行降低排煙溫度的方式主要有兩種，一種是對(duì)鍋爐本體受熱面進(jìn)行改造，另一種方式是在鍋爐本體外增加受熱面，以吸收多余的熱量。

對(duì)鍋爐本體改造，原鍋爐一般設(shè)計(jì)比較緊湊，空間較小，很難在較小的空間內(nèi)布置過(guò)多的受熱面，另外對(duì)于原受熱面改造，最多可使鍋爐排煙溫度恢復(fù)到原設(shè)計(jì)水平，原因是排煙溫度降低過(guò)多時(shí)，可引起鍋爐省煤器和空氣預(yù)熱器低溫段結(jié)露酸腐蝕，影響鍋爐安全運(yùn)行。

對(duì)鍋爐本體外煙道增加受熱面，由于在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要考慮溫差小、受熱面布置多、積灰、磨損、阻力、低溫腐蝕等因素，因此在成本非常昂貴，隨著技術(shù)的成熟，通過(guò)我國(guó)研發(fā)的高耐磨高效率的H型省煤器對(duì)鍋爐尾部煙道進(jìn)行改造，從而降低排煙溫度，是行之有效的一種方法。

2 鍋爐改造前狀況

某電廠4#鍋爐采用240t/h高壓煤粉鍋爐，鍋爐排煙溫度設(shè)計(jì)為135℃，#4鍋爐實(shí)際運(yùn)行中由于入爐煤偏離設(shè)計(jì)煤種較大，鍋爐排煙溫度年平均達(dá)到150℃，夏季最高超過(guò)165℃，影響鍋爐效率1～2個(gè)百分點(diǎn)，嚴(yán)重影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性；同時(shí)，排煙溫度過(guò)高，影響電除塵器的運(yùn)行安全性、脫硫效率，甚至導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)退出運(yùn)行，多次發(fā)生環(huán)保事件，所以降低排煙溫度，必須增設(shè)鍋爐尾部排煙余熱低溫省煤器回收系統(tǒng)。

為降低排煙溫度，在鍋爐本體不做改動(dòng)的條件下，在鍋爐空氣預(yù)熱器出口到除塵器之間的煙道上，通過(guò)增加一組H型低壓省煤器系統(tǒng)來(lái)保證降低排煙溫度。

低溫省煤器方案設(shè)計(jì)需要對(duì)鍋爐排煙熱損失和汽機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)影響進(jìn)行整體熱力系統(tǒng)計(jì)算和經(jīng)濟(jì)性分析，需要解決所增設(shè)的設(shè)備積灰、堵灰、磨損、泄露、低溫腐蝕等若干問(wèn)題，同時(shí)還需考慮增設(shè)低溫省煤器后對(duì)引風(fēng)機(jī)、脫硫系統(tǒng)、煙囪、純凝及供熱工況下汽輪機(jī)的安全可靠運(yùn)行。

為使降低排煙溫度后的煙氣余熱得到充分綜合利用，在低溫省煤器系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合低溫省煤器和板式換熱器的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了兩種工況。冬天時(shí)，除了用余熱加熱凝結(jié)水外，利用板式換熱器吸收多余的余熱用來(lái)供熱；在夏天，可以利用低溫省煤器加熱凝結(jié)水，另外可以利用板式換熱器加熱熱水用于浴池。

3 H型低壓省煤器改造

3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)選取

由于H型省煤器在邊壁效應(yīng)的作用下具有良好的防磨特性，可采用比光管高的煙速，通過(guò)提高煙氣流速，不僅提高傳熱系數(shù)，而且可防止受熱面積灰的產(chǎn)生，提高受熱面的傳熱效率，從而在較低的成本下降低排煙溫度。本次改造對(duì)原有煙道進(jìn)行了擴(kuò)充，在充分考慮煙氣流速和阻力的影響后，選取的煙氣流速為12.5m/s，此煙速在光管省煤器的設(shè)計(jì)中屬于嚴(yán)重超標(biāo)的范圍，但在H型省煤器中由于其抗磨損的特性，屬于安全范圍。

3.2 低溫省煤器系統(tǒng)

在鍋爐尾部煙道之后，除塵器之前的兩個(gè)煙道上，各加裝一臺(tái)低溫?fù)Q熱器。煙氣流經(jīng)低溫省煤器與換熱器管內(nèi)水進(jìn)行換熱，從而降低排煙溫度（由原150℃降低到125℃）。低溫?fù)Q熱器冷卻水來(lái)自1號(hào)低加出口，流經(jīng)低溫?fù)Q熱器后，150t/h的熱水返回到除氧器。被加熱的水在返回到除氧器之前，要流經(jīng)板式換熱器加熱供暖熱源或洗浴用水。供暖水和洗浴用水各布置一個(gè)板式換熱器（并聯(lián)）。供暖用水的板式換熱器每小時(shí)可產(chǎn)生114噸熱水，洗浴用水的板式換熱器可將冷水從15℃加熱到45℃，溫升30℃，每小時(shí)循環(huán)水量85t/h。正常時(shí)供暖水滿(mǎn)負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行；洗浴時(shí)開(kāi)啟洗浴用水系統(tǒng)，供暖系統(tǒng)暫時(shí)降負(fù)荷運(yùn)行。

3.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取

低溫省煤器為防止低溫腐蝕，在設(shè)計(jì)時(shí)將低溫省煤器出口的煙氣溫度設(shè)計(jì)在大于酸露點(diǎn)5～10℃。低溫省煤器采用國(guó)內(nèi)專(zhuān)利技術(shù)的H型鰭片省煤器，低溫省煤器管子采用抗低溫腐蝕的ND鋼，管子規(guī)格為Φ38x4，鰭片采用Corten鋼。為降低重量，節(jié)約成本，兼顧吹灰和防磨，省煤器采用2.5mm的肋片，肋片節(jié)距采用30mm。由于結(jié)構(gòu)需要，省煤器分成上下兩級(jí)，煙氣從省煤器底部流入，從省煤器頂部流出，上下級(jí)省煤器通過(guò)4個(gè)通風(fēng)梁懸吊在外部包墻框架上。用于浴室的板式換熱器，設(shè)計(jì)壓力1.65MPa，放熱端入口水溫105℃，放熱端出口水溫80℃，放熱端流量82t/h，吸熱端入口水溫15℃，吸熱端出口水溫45℃，吸熱端流量50t/h。用于采暖的板式換熱器，設(shè)計(jì)壓力1.6MPa，放熱端入口水溫104℃，放熱端出口水溫85℃，放熱端流量120t/h，吸熱端入口水溫50℃，吸熱端出口水溫70℃，吸熱端流量114t/h。

4 H型省煤器在低溫省煤器中的應(yīng)用

H型鰭片省煤器是通過(guò)電阻閃爆焊的方式將鰭片焊接到光管上，通過(guò)鰭片擴(kuò)展受熱面在有限的空間內(nèi)布置更多的傳熱面積，來(lái)增加省煤器的吸熱量。

H型鰭片和管子之間的空腔均能夠增強(qiáng)流體的湍動(dòng)程度，改善流體流動(dòng)狀況，因而強(qiáng)化了換熱，提高傳熱系數(shù)。H翅片省煤器由于其特殊的結(jié)構(gòu)，采用順列布置，鰭片形成的通道，不僅使省煤器不易積灰和沾污，而且使省煤器的煙氣阻力大大降低，并且在邊壁效應(yīng)的影響下，使其在較高的煙氣流速下大大地減小了對(duì)管子磨損，從而提高其耐磨性。

鑒于H型省煤器其優(yōu)越的性能，業(yè)主要求選用H型低壓省煤器而非光管省煤器或其它的結(jié)構(gòu)。

5 附圖

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本次低壓H型省煤器改造，鍋爐尾部的排煙溫度從平均150℃降低到125℃以下，鍋爐效率約提高了1.5%左右。阻力只有250Pa，通過(guò)校核引風(fēng)機(jī)余量，對(duì)鍋爐本體的運(yùn)行的不會(huì)產(chǎn)生影響，由于在鍋爐本體外增加受熱面，也不會(huì)對(duì)爐膛內(nèi)煤粉的著火、穩(wěn)燃、燃燼產(chǎn)生的影響。

本次改造為業(yè)主帶來(lái)了較大的經(jīng)濟(jì)利益，通過(guò)降低排煙溫度1.5%，原鍋爐燃料設(shè)計(jì)耗量為26t/h，按年運(yùn)行6000小時(shí)計(jì)算，一年可節(jié)約燃料為2340噸。通過(guò)H型低壓省煤器的投運(yùn)，業(yè)主在兩年內(nèi)就可以收回成本，另外由于排煙溫度降低對(duì)除塵器、引風(fēng)機(jī)等都有好處。

本項(xiàng)目的成功運(yùn)行為我國(guó)的燃煤機(jī)組的改造提供了很好的參考，可為我國(guó)大型鍋爐機(jī)組安全健康運(yùn)行提供非常重要的保障，因此，可以在大型煤粉電站鍋爐降低排煙溫度的改造中予以推廣。

作者簡(jiǎn)介：馮包永（1976-），男，青海省貴德縣人，2000年畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)熱能工程專(zhuān)業(yè)，工程師，現(xiàn)為哈爾濱鑫北源電站設(shè)備制造有限公司設(shè)計(jì)員。