300MW流化床鍋爐煙氣余熱利用改造項目

馬良成

摘 要：燃煤鍋爐普遍存在熱量利用率低下、排放煙氣余熱溫度過高以及煙氣內污染環境氣體含量過高等問題，采用低低溫省煤器余熱回收系統可有效解決上述問題。本文依據新疆米東熱電廠實例介紹了加裝低低溫省煤器余熱回收裝置的工藝流程、改造方式及性能特點，對燃煤鍋爐中利用低低溫省煤器余熱回收技術回收鍋爐煙氣余熱產生的節能效益進行了分析。

關鍵詞：流化床鍋爐；排煙溫度；低低溫省煤器；煙氣余熱利用

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）24-0179-02

1 鍋爐設備概況

神華新疆米東熱電廠鍋爐系東方鍋爐（集團）股份有限公司生產的DG1069/17.4-Ⅱ1型鍋爐。該鍋爐為單爐膛、自然循環、一次中間再熱、平衡通風、固態排渣的循環流化床鍋爐，以及相應的生產輔助、附屬設施。

2 存在的問題及煙氣余熱利用改造項目的必要性

米東熱電廠自建成投運以來，1號、2號鍋爐一直存在排煙溫度較高的問題，盡管已在運行和系統等方面進行了相應的調整和改造，但問題仍不能得到徹底解決。夏季高負荷時只有通過高加節流才能保證鍋爐排煙溫度在170℃以內，增加了排煙損失，同時不利于對布袋除塵器的安全運行。電廠鍋爐排煙熱損失是鍋爐各項熱損失中最大的一項熱損失，由鍋爐熱力計算可知，排煙溫度每上升15℃，鍋爐就要損失約1%的熱效率。因此，合理利用鍋爐排煙熱損失對提高機組效率、節約能源、降低能耗起到至關重要的作用。在保證機組安全、經濟、可靠運行的前提下，挖掘現有余熱系統潛力，可進行煙氣余熱利用技術改造從而利用煙氣余熱加熱其他介質（一二次風、凝結水、補給水等），達到降低排煙熱損失、提高爐效、節能降耗的目的。

3 煙氣余熱利用改造項目介紹

3.1 煙氣余熱利用裝置布置方式

結合米東熱電廠實際情況，煙氣余熱回收裝置布置在鍋爐系統的尾部空預器之后，電袋除塵器之前室內水平煙道上安裝低低溫省煤器，此區域煙溫較高，可最大化的吸收煙氣余熱，同時，可以降低煙溫，使得煙氣量減小、煙塵比電阻降低、電場風速降低、氣體粘滯性降低、電場擊穿電壓升高，從而提高電除塵器的效率。

3.2 煙氣余熱利用工藝流程

3.2.1 煙氣流程

低溫省煤器的換熱形式為氣～水換熱器，換熱器共一級，布置在空預器出口的水平那個煙道上，煙道共分2個，每個煙道上安裝一臺低溫省煤器，每臺機組共安裝2臺低溫省煤器。煙氣進口與空預器出口煙到貫通連接。

3.2.2 凝結水流程

低溫省煤器采用與低加并聯方式，采用部分流量取水方案，當暖風器未投入使用時，根據機組額定工況（VWO工況），7#低加入口水溫為53.8℃，7#低加出口水溫為93.3℃，為了提高低溫省煤器換熱管束壁面溫度，盡可能降低煙氣酸腐蝕對低溫省煤器產生的危害，米東熱電廠采取部分回水的方式，即將低溫省煤器出口的高溫水，取一部分熱水送至水泵入口與從7#低入口取水混合至65℃后經省煤器加熱，從7#低加入口的取水量約565t/h，設計工況下進入省煤器的總水量為780t/h，經省煤器加熱后的另一部分高溫水送至7#低加出口凝結水主管路。

當暖風器投入使用時，設計工況下進入暖風器的入口水溫約94℃，在暖風器內換熱降溫至65℃返回至水泵入口，進入兩臺一次風暖風器的水流量約236t/h，進入二次風暖風器的水流量約288t/h，剩余的水返回至7#低加出口凝結水主管路。

本系統設有混水管路，在機組低負荷和機組運行負荷不穩定時，低溫省煤器入口水溫不能達到設定值65℃，此時調節回水流量，將省煤器出口高溫水取一部分送至低溫省煤器入口，確保低溫省煤器入口水溫在設計值以上，避免設備發生低溫腐蝕現象。取水點合理的加裝電動調節門、手動門等閥門，通過調節低溫省煤器的進水流量，控制排煙溫度。

3.2.3 沖灰排污系統

為減少積灰，省煤器本體采用聲波吹灰器定期在線清灰。

3.3 低溫省煤器進出口水溫

根據鍋爐現有燃煤數據計算得出，煙氣酸露點在81～102℃范圍內，根據管壁腐蝕速率曲線選擇低腐蝕區間的管壁溫度在70℃左右，采用逆流布置，確保管壁溫度在一定范圍，因此，低溫省煤器進口水溫為65℃，采用低省出口部分回水方式，使換熱管束保持在煙氣低腐蝕區域內，進而延長換熱管的使用壽命。另外，由于低溫省煤器出口水溫的高低，對6#低加的抽汽有一定的影響，因此設計低省出口水溫為94℃，該溫度大于6#低加現有入口水溫，使得在各種工況下不會增加6#低加的抽汽量，對機組的熱平衡無不利影響。

汽機7#低加凝結水溫度在各個工況下進出口水溫變化見表1。

雖然換熱管的管壁溫度在70℃左右，低于煙氣的露點溫度（81～102℃）處于低溫腐蝕區，但從相關文獻和實際運行情況來看，由于煙氣粉塵含量高，粉塵對出現的酸露滴進行包裹，換熱管表面基本無腐蝕。

3.4 暖風器系統技術方案

由于暖風器并非全年使用，當環境溫度升高時，在確保空氣預熱器不腐蝕的情況下，停運暖風器。如果暖風器在煙道保持原煙氣橫向掠過的狀態，煙氣阻力會導致風機的能耗增加，這是采用將暖風器旋轉90°，保持換熱管與空氣流動方向平行可減少空氣阻力損失。為減少現場操作工作量，水管系統不需要拆卸，在暖風器進出水管道上增設迷宮式肘動旋轉管接頭，可不需要拆卸螺栓即可直接旋轉暖風器。暖風器的旋轉采用手動渦輪蝸桿執行機構，操作省力、簡單。

3.5 低溫省煤配套吹灰器

根據米東熱電廠設計煤種條件，按煤種條件計算，并考慮設備布置于除塵器前，由于排煙溫度較高，煙氣含塵量高，煙氣中含水量較少，灰分較松散，需要長期間歇性吹掃，因此采用聲波清灰器。

3.6 系統防腐蝕及防積灰、堵塞應對措施

考慮機組在低負荷運行狀態或運行不穩定工況下，與煙氣接觸煙氣通道、換熱面，在低溫段模塊部分，采用防腐材料，而不是耐腐材料；經計算在低負荷工況下壁溫在露點溫度以下，

（1）換熱管采用耐腐蝕材質。換熱管材料均為ND鋼；煙氣出口變徑口采用：考登鋼；低溫省煤器殼體采用：考登鋼。（2）設計溫度自動控制裝置。配合低溫省煤器，設計溫度自動控制裝置，可以根據機組運行情況，自動調節低省出口煙溫，防止煙氣溫度低于設計值導致低溫腐蝕。控制出口煙溫，防止其低于酸露點而導致硫酸蒸汽凝結；進口水溫可調，當低溫省煤器出口煙溫偏離設計值，通過改變進水水溫，實現出口煙溫的控制。當煤中硫分增大、煙氣露點提高時，可調整低溫省煤器的運行參數，使排煙溫度適當提高；（3）采用厚管壁換熱管，留有一定的腐蝕裕量。

4 煙氣余熱利用改造后經濟性分析

4.1 提高發電機組的經濟性

實施煙氣余熱利用改造，降低熱煙氣溫度提升汽機冷凝水的溫度、提升一次/二次風的風溫，減小汽機冷凝水在低加回路系統中所消耗的抽汽量，降低北方嚴寒天氣室外下由于冷空氣溫度低對致使空預器煙氣側發生的腐蝕影響設備的使用壽命，節約煤耗。

4.2 提高除塵器的除塵效率

由于低溫省煤器布置在除塵器前可以降低煙溫，使煙氣量減小、煙塵比電阻降低、電場風速降低、氣體粘滯性降低、電場擊穿電壓升高，提高了電除塵器效率且排煙溫度大幅降低后有利于電除塵布袋的長期安全運行。

4.3 降低脫硫系統耗水量

對于除塵器，降低煙塵的同時，也可以去除掉大部分SO3，減輕下游設備的腐蝕壓力以及煙塵處SO3排放濃度。濕法脫硫由于脫硫裝置入口煙溫降低，蒸發水分少，脫硫用水節約了原先1/5，對于缺水、少水地區具有重大經濟和環保意義。

5 結語

煙氣余熱利用技術改造只要通過合理的結構性布置，可大幅降低燃煤鍋爐排煙溫度、有效的提高鍋爐效率、節約能源，減少生產成本，經濟性樂觀。endprint