電廠鍋爐兩級串聯(lián)低溫省煤器改造方案

崔元媛

（內蒙古機電職業(yè)技術學院，內蒙古呼和浩特 027200）

0 引言

對于高寒缺水地區(qū)高參數(shù)大容量火力發(fā)電機組來說，節(jié)能降耗一直是電力生產企業(yè)追求的課題。其中包括降低發(fā)電供電煤耗、降低污染物排放等運行方式的及時調整，還包括最大限度優(yōu)化系統(tǒng)設計、通過系統(tǒng)改造來提升全廠熱效率。排煙損失是鍋爐排煙物理熱造成的損失，是鍋爐各項損失中最大項，通常占鍋爐熱損失的一半以上。目前，我國燃煤電站鍋爐排煙溫度大多在120～150 ℃，鍋爐效率約92%～94.5%。排煙溫度每降低10 ℃，鍋爐效率將提高0.7%～1.0%，供電煤耗將下降2.2～3.2 g/kW·h。因此，降低排煙損失是提高鍋爐效率的關鍵。

結合某燃煤電廠排煙溫度高的實際，在常規(guī)汽機回熱系統(tǒng)和鍋爐煙風系統(tǒng)設計基礎上，提出鍋爐低溫省煤器兩級串聯(lián)改造的思路，通過設置煙氣余熱換熱器，回收鍋爐排煙熱量，提高電廠運行經濟性。

1 機組情況

本機組鍋爐燃料主要以褐煤為主，由于實際燃燒的褐煤水分高于設計水分6%以上，造成制粉系統(tǒng)熱風量需求較多。實際運行中制粉干燥風溫低于設計風溫40 ℃左右，在熱風溫度達不到設計水平情況下，制粉系統(tǒng)干燥出力受到限制，只能通過提高一次風量來滿足磨煤機的制粉要求，機組運行中大部分時間一次風率高，煙氣量大，爐膛出口煙溫高，排煙溫度比設計值平均高10 ℃，造成排煙熱損失增加，從而使鍋爐效率始終低于設計效率。

2 改造方案預設

（1）當鍋爐排煙溫度較高，且煙氣酸露點不高時，一些新建電廠或電廠改造項目采用除塵器前、脫硫吸收塔前均設置煙氣余熱利用裝置，即兩級煙氣余熱利用方案。在利用煙氣余熱的同時，降低了除塵器入口煙溫，從而降低粉塵比電阻，減小煙氣的容積流量，改善除塵器的工作狀況。低溫省煤器分兩級布置方案如圖1 所示。

圖1 低溫省煤器分兩級布置方案

兩級煙氣余熱利用方案，可以兩級均加熱凝結水，也可利用其中一級通過熱媒（水）加熱器冬季加熱冷風，替代常規(guī)的蒸汽暖風器，提高空預器入口風溫至30 ℃以上，維持鍋爐排煙溫度不變；夏季需切換至加熱凝結水，以回收熱量。兩級均加熱凝結水時，由于兩級煙氣余熱利用的總換熱量與一級煙氣余熱利用的總熱量相同，總體煤耗通常降低約1.2～2.7 g/kW·h。由于本方案可以提高空預器前冷風溫度，滿足本機組改造要求，故對于該機組情況較適用。

（2）本工程若采用兩級煙氣余熱利用系統(tǒng)擬定。第一級煙氣余熱利用換熱器設置于靜電除塵器前，煙氣由120 ℃降至105 ℃?；厥盏臒崃客ㄟ^中間熱媒水并聯(lián)加熱凝結水和入爐冷風，替代常規(guī)蒸汽暖風器。冬季時，水媒暖風器投入運行，使冷風溫度由-8 ℃（該地區(qū)冬季采暖計算溫度）提升至34.5 ℃，較好實現(xiàn)空預器防腐所需溫度；夏季時，暖風器不投運，煙氣余熱通過熱媒水全部加熱凝結水。靜電除塵器入口煙溫的降低有利于靜電除塵器收塵。

第二級煙氣余熱利用換熱器設置于脫硫塔入口前，煙氣由115 ℃（考慮風機溫升后）降至90 ℃?；厥盏臒崃坑糜诩訜釞C組凝結水。吸收塔入口煙溫的降低會減少脫硫塔煙氣蒸發(fā)水耗量，對北方缺水地區(qū)意義重大。

（3）煙氣余熱利用換熱器進出口參數(shù)的選取。除塵器前煙氣余熱利用換熱器初步數(shù)據(jù)見表1（THA）?？疹A器入口水媒暖風器初步數(shù)據(jù)見表2。

凝結水換熱器初步數(shù)據(jù)見表3。凝結水換熱器的設計選型與方案一類似，換熱量不同，換熱量為34.78 MW，凝結水流量為614 t/h。

表1 除塵器前煙氣余熱利用換熱器初步數(shù)據(jù)

3 經濟性分析

所回收的煙氣余熱為55.65 MW，方案二回收的熱量分兩部分，第一級設于除塵器前，夏季加熱凝結水，冬季并聯(lián)加熱冷風，第二級設于脫硫吸收塔前，全年加熱凝結水，系統(tǒng)相對復雜，全年經濟收益好。

從上述計算可以看出，每臺爐設置3 臺換熱器，夏季加熱凝結水時，標煤耗可降低約1.75 g/kW·h；冬季加熱凝結水和入爐冷風時，效益主要體現(xiàn)在加熱入爐冷風節(jié)約了常規(guī)暖風器的蒸汽耗量，同時，另一部分熱量回收至凝結水系統(tǒng)，降低了汽機熱耗，綜合二者效果，THA 工況可節(jié)約標煤耗1.43 g/kW·h。綜合考慮冬季和夏季工況，該方案每臺機組全年節(jié)約標煤約1.97 萬噸，全年節(jié)約標煤費用約828 萬元。

表2 空預器入口水媒暖風器初步數(shù)據(jù)

另外，對于除塵器前、吸收塔前各設一級煙氣余熱利用換熱器，引風機阻力增加800 Pa，每臺引風機軸功率增加693 kW，兩臺風機共增加1386 kW，閉式水泵軸功率為180 kW，總計軸功率增加1566 kW。年利用小時數(shù)按5500 h 計算，上網電價按312.4 元/MW·h（含稅）計算，每臺機組每年增加的廠用電費用為269 萬元。

表3 凝結水換熱器初步數(shù)據(jù)

采用煙氣余熱利用裝置后，THA 工況脫硫塔入口煙氣溫度從130 ℃降為90 ℃，每臺爐脫硫系統(tǒng)耗水量由200 t/h 減小到120 t/h，減少約80 t/h，按每噸水4.3 元計算，脫硫系統(tǒng)每臺爐年節(jié)約水費約189 萬元。

初期投資包括換熱器投資2600 萬元（除塵器前700 萬元、吸收塔前1500 萬元、水媒暖風器400 萬元）及附件、管道閥門等每臺爐初投資增加約3260 萬元，運行費每年節(jié)省約748 萬元，貸款利率按7.05%計算，約5 年可收回成本。

因此，采用方案二后，可減少該機組的脫硫耗水量，減少電廠對水資源的消耗，這對嚴重缺水的地區(qū)有著重大社會效益。

4 結論和建議

燃煤電廠的余熱利用是當今生產、設計企業(yè)節(jié)能降耗的重要方向，本文對比了兩種電廠整體熱力系統(tǒng)優(yōu)化設計方案。對適合本機組的方案進行了經濟性、可行性分析，可以綜合提高機組熱效率，對其他電廠的低溫省煤器改造有一定借鑒作用。

推薦的方案二系統(tǒng)簡單，投資較小，運行維護簡便，具體改造時使用何種方案，還需考慮投資、布置、運行調節(jié)和維護，與主機廠的配合，以及換熱器系統(tǒng)設備的設計制造現(xiàn)狀。

最后，進行各煙氣換熱器選型時，需與鍋爐廠、汽輪機廠及煙氣換熱器制造商、水媒暖風器制造商進行深入配合。以便擬定合理的冷卻水系統(tǒng)及冷卻水參數(shù)，并與汽輪機廠配合，進行全廠熱平衡的計算，以便于經濟合理地加熱凝結水和入爐冷風，最大限度地回收熱量，保證換熱器運行的安全性。