低溫省煤器在火力發電廠中的運用

周作蘋

摘 要：隨著經濟的不斷發展，無論是工業還是人們生活用電需求也呈現出了不斷上升的增長態勢，在這樣的條件下強化用電供給能力就顯得至關重要。本文簡要敘述了"低溫省煤器"的特點及不同的運用方式，其運用的經濟性。采用低溫省煤器可提高機組熱效率，節能、節水效果顯著，符合國家"節能減排"的政策，具有很好的發展前景和應用推廣價值。

關鍵詞：低溫省煤器 火力發電廠

一、火力發電廠面臨的嚴峻形勢

隨著全球及我國經濟、能源和環保形勢的發展，目前火力發電廠特別是燃煤發電廠，將面臨更為嚴格的環保要求和嚴峻的市場經營形勢，突出表現在如下方面：

1.節能和減排已成為燃煤發電企業發展的兩個約束性指標

國務院發布的《能源發展“十二五”規劃綱要》中明確提出了“建設資源節約型、環境友好型社會；堅持開發節約并重、節約優先，按照減量化、再利用、資源化的原則；大力推進節能節水節地節材，加強資源綜合利用，完善再生資源回收利用體系，全面推行清潔生產，形成低投入、低消耗、低排放和高效率的節約型增長方式。”

2.國內外煤炭價格持續上漲，燃煤發電企業經營嚴峻

近年來，受國際煤炭價格上漲因素的影響，國內發電用煤價格也持續上漲，燃煤發電企業將面臨更大的成本壓力。火電機組的傳統設計理論和技術經濟分析結果認為：電站鍋爐的排煙溫度在120～140℃內較佳。目前國內能源價格和環保脫硫要求與傳統理論和以前技術經濟分析所依據的基礎數據發生了巨大的變化，能源價格高漲，從經濟性方面考慮，應選用更低的鍋爐排煙溫度；從節能減排和經濟性兩方面考慮，降低排煙溫度對于節約燃料、降低污染具有非常重要的實際意義。因此，深度降低排煙溫度是目前電站鍋爐節能減排技術發展的必然選擇。

二、低溫省煤器的運用現狀

我國目前也以降低排煙溫度為目的的鍋爐技術改造方案較多，這為電站鍋爐節能開辟了新的途徑。影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度，一般我國許多電站鍋爐的排煙溫度大多高于設計值，一般約比設計值高出20～50℃。排煙熱損失是鍋爐各項熱損失中最大的一項，一般為5%～12%，占鍋爐熱損失的60%～70%。影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度。一般情況下，排煙溫度每增加10℃，排煙熱損失上升0.6%～1%，因此降低排煙溫度對于節約燃料、降低污染具有非常重要的實際意義。

三、低溫省煤器的工作原理

1.系統介紹

低溫省煤器系統的改造方案，通常是在鍋爐除塵后部的煙道中加裝低溫省煤器，利用煙氣加熱汽機凝結水，提高機組綜合效率，同時將排煙溫度降低到102℃，實現煙氣余熱的深度回收，大幅度降低脫硫塔入口煙溫，減少脫硫系統水耗，提高機組整體熱經濟性。

2.系統組成

通常推薦采用單級布置帶暖風器系統的布置方案，該系統由低溫省煤器系統和暖風器系統組成達到提高發電系統效率，保護空氣預熱器避免低溫腐蝕，同時能通過降低脫硫系統入口煙氣溫度，達到減少脫硫系統水耗的目的。低溫省煤器中的工質水從汽輪機低壓缸的低加系統抽出，。利用鍋爐排出的100～160℃的煙氣作為熱源，來加熱鍋爐給水和暖風器內部循環工質，抽出水的溫度根據低溫省煤器出口換熱面壁溫高于煙氣露點的要求決定，一般選擇內部水溫在50～90℃的低壓加熱器，考慮低負荷運行需要，低溫省煤器作為該級低壓加熱器的并聯系統，在低負荷時可調整低溫省煤器內工質流量保證低溫省煤器的煙氣出口溫度不低于煙氣露點溫度過多。為進一步提高系統的利用能力，低溫省煤器設計分為多級，其最后一級和暖風器系統并聯，暖風器系統通過低溫省煤器的末級吸熱，熱水通過暖風器循環泵強制在末級低溫省煤器和暖風器間循環，暖風器系統工質無需連續提供，只需要定期更換即可。

3.布置方案

一般系統的低溫省煤器，可以根據現場場地情況，建議布置在引風機后脫硫風機前的水平煙道上，較適合于和新設計機組、加裝脫硫系統改造、拆除GGH改造同步進行。這種方案中低溫省煤器內部煙氣灰含量很低，設備磨損較小，對電除塵設備影響不大，這種布置方式為優先推薦方案。

四、低溫省煤器的經濟性分析

1.對熱力系統效率的改善

先考慮不投暖風器工況，最大收益狀態為所有汽輪機低壓缸凝結水進入低溫省煤器。在燃用設計煤種時，BMCR（機組輸出功率P=660×1.1=726MW），低溫省煤器內部水壓1.67MPa，進出水焓分別為232.41kJ/kg和328.91kJ/kg。標準煤低位發熱量為29310kJ/kg。上述條件下，回收的熱量為：Q=F×（i”-i）= 370.285×3600 ×（328.91-232.41）=1.286×108 kJ/h=35.72MW，考慮從汽機到低溫省煤器間輸送熱量損失5%，每滿負荷運行小時節煤ΔBj=0.95×Q/29310=0.95×1.286×108 / 29310=4168.2 kg/h，折算為鍋爐煤耗為 ΔC=ΔBj/P= 4168.2 ×1000 / 726000 =5.742g/kwh。對加熱冷凝水的方案，汽輪機低壓缸少抽汽部分可以繼續做功，對應上述回收熱能的蒸汽在汽機低壓缸做功效率僅為11.78%（按照汽機熱平衡圖對比計算得到），發電機組可以多發電35.72×0.95× 11.78% =3.997MW，汽機熱耗從7419kJ/kwh降為7378kJ/kwh，發電效率從48.52%提高到48.79%，提高0.27%，考慮鍋爐效率94%，發電標準煤耗從269.30 g/kwh降為267.81 g/kwh，降低1.49 g/kwh。每小時節約標煤為1.49×10-3×726×103=1081.74kg/h。

2.系統多耗能部分

多耗能部分包括（1）低溫省煤器的流通阻力，（2）輸送汽機冷凝水的泵功損失，（3）暖風器循環泵的功耗。無論采用何種熱源，暖風器的空氣阻力都變化不大。因此只要采用暖風器，就必須耗用送風機功率，采用該方案不會增加額外的送風機功耗。另外，采用閉式循環水加熱暖風器的工質阻力要小于采用蒸汽，這一部分功耗節約有限，不予計入。

五、低溫省煤器的綜合使用意義

低溫省煤器-暖風器鍋爐余熱回收系統是一項產出遠大于投入的設備，具有良好的經濟性。該系統對運行要求很低，沒有轉動換熱部件和風機，控制簡單，維護工作主要是及時更換局部腐蝕嚴重的部件。已有設備的實際運行情況表明，對低溫省煤器布置在電除塵器后方的方案，堵灰現象輕微，用吹灰器定期清理就能滿足，基本上不需要進行水沖洗。對燃用高硫煤鍋爐，采用涂搪瓷表面管束或不銹鋼管束，可以有效延長設備的使用壽命。由此可見，這種改造不但可長期獲益，其重要的是符合國家“節能減排”的政策，具有很好的發展前景和應用推廣價值。更重要的原因就在于低溫省煤器具有較高的經濟性和環保性。

參考文獻：

[1]劉鶴忠，連正權.低溫省煤器在火力發電廠中的運用探討[J].電力勘測設計，2010，4：32-38.

[2]景宇蓉.鍋爐余熱利用裝置低壓省煤器的熱力分析及優化設計[D].華北電力大學，2012.