降低135MW鍋爐排煙溫度的工程實(shí)踐

趙彩虹等

摘 要：該文對(duì)幾種降低135MW鍋爐排煙溫度方案進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和比較。介紹了某自備電廠采用低溫省煤器降低鍋爐排煙溫度的技術(shù)方案特點(diǎn)，改造后的運(yùn)行情況以及其經(jīng)濟(jì)性分析。本工程的改造經(jīng)驗(yàn)對(duì)其它機(jī)組在降低排煙溫度改造工程具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：鍋爐 排煙溫度 低溫省煤器

中圖分類號(hào)：TK223 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）01（c）-0108-02

Abstract：This article describes several programs to reduce the 135MW boiler flue gas temperature， and describes the use low-temperature economizer to reduce boiler flue gas temperature characteristics of the technical program， operation， and economic analysis. The transformation experiences is also of great reference value for the other power plant.

Key words：Boiler Exhausted flue gas temperature low-temperature economizer

鍋爐排煙溫度對(duì)機(jī)組煤耗有顯著影響，排煙溫度高的問(wèn)題也是電站鍋爐較為普遍的問(wèn)題。

該文介紹了某135MWCFB鍋爐增加低溫省煤器降低排煙溫度來(lái)提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的改造及后期運(yùn)行情況。

1 鍋爐設(shè)備狀況

該機(jī)組容量為135 MW，鍋爐為CFB鍋爐。采用超高壓參數(shù)循環(huán)流化床鍋爐、單汽包、一次再熱，高溫絕熱旋風(fēng)分離器、平衡通風(fēng)、回料閥給煤、半露天布置。鍋爐尾部煙道內(nèi)依次布置高溫過(guò)熱器、低溫再熱器、一級(jí)過(guò)熱器、光管省煤器和管式空氣預(yù)熱器。鍋爐設(shè)計(jì)性能參數(shù)如表1所示。

鍋爐實(shí)際燃用收到基低位發(fā)熱量為16 MJ/kg的當(dāng)?shù)責(zé)o煙煤。鍋爐實(shí)際排煙溫度高于設(shè)計(jì)值，夏季滿負(fù)荷時(shí)的鍋爐排煙溫度最高可達(dá)185 ℃，超出設(shè)計(jì)排煙溫度40 ℃以上。過(guò)高的排煙溫度不但降低了鍋爐效率，還將減少布袋的使用壽命。

2 降低排煙溫度技術(shù)方案的分析比較

通常降低鍋爐排煙溫度方案有以下幾種：第一，通過(guò)燃燒優(yōu)化調(diào)整來(lái)降低排煙溫度；第二，增加鍋爐省煤器受熱面來(lái)降低排煙溫度；第三，增加鍋爐空氣預(yù)熱器受熱面來(lái)降低排煙溫度；第四，在空氣預(yù)熱器或除塵器后增加受熱面降低煙氣溫度。受熱面內(nèi)的冷卻介質(zhì)可以采用機(jī)組凝結(jié)水，發(fā)電系統(tǒng)外邊的冷卻介質(zhì)。

結(jié)合該制備自備鍋爐實(shí)際結(jié)構(gòu)及運(yùn)行狀況，對(duì)以上幾種降低排煙溫度的方案進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。

第一個(gè)方案為鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整，其優(yōu)點(diǎn)是不需要進(jìn)行設(shè)備改造，投資少、費(fèi)用低，治理周期相對(duì)較短，但該方案所能夠達(dá)到排煙溫度的降低幅度有限，且燃燒調(diào)整后排煙溫度的降幅不能夠滿足布袋除塵器的運(yùn)行需求。

第二個(gè)方案為增加鍋爐省煤器受熱面，該方案可利用原鍋爐省煤器管束的空間來(lái)布置帶有擴(kuò)展受熱面的省煤器，即可采取將原光管省煤器管更換為“H”型省煤器（或螺旋翅片管）。根據(jù)鍋爐省煤器空間，進(jìn)行了“H”型省煤器受熱面布置；該方案能夠達(dá)到的排煙溫度降幅為12 ℃，相應(yīng)改造的工程造價(jià)為700萬(wàn)元；另一方面，該方案將會(huì)帶來(lái)其它負(fù)面影響，如導(dǎo)致鍋爐水側(cè)的加熱、蒸發(fā)和過(guò)熱吸熱量比率的變化，使得主蒸汽溫度下降。綜合考慮該方案能夠節(jié)約的發(fā)電標(biāo)煤耗約為1.50 g/kWh。

第三個(gè)方案增加空氣預(yù)熱器受熱面，該方案可將原有的光管空預(yù)器更換為螺旋槽管空預(yù)器。由于煙氣的比熱高于空氣比熱，排煙溫度下降10 ℃，相應(yīng)的熱風(fēng)溫度要提高約15 ℃，熱風(fēng)溫度的提高將會(huì)降低空氣預(yù)熱器的傳熱溫差減小，從而使得排煙溫度降低幅度有限。根據(jù)空氣預(yù)熱器的現(xiàn)有空間，進(jìn)行了該方案受熱面布置；該方案能夠使得排煙溫度下降10 ℃，相應(yīng)的工程改造價(jià)約為550萬(wàn)元；該方案的節(jié)約發(fā)電標(biāo)煤耗為1.50 g/kWh。

第四個(gè)方案在空氣預(yù)熱器后或除塵器后，增加受熱面。如采用凝結(jié)水吸收排煙余熱。根據(jù)自備電廠實(shí)際情況，低溫省煤器內(nèi)的凝結(jié)水來(lái)自冷渣器出口，吸熱后回到回?zé)嵯到y(tǒng)。根據(jù)除塵器煙道前的空間，進(jìn)行了低溫省煤器受熱面布置，該方案改造費(fèi)用約330萬(wàn)元；鍋爐排煙溫度能夠由180 ℃降至140 ℃，由此帶來(lái)的標(biāo)煤耗下降為發(fā)電3.70 g/kWh。

通過(guò)以上方案分析比較，以增加低溫省煤器改造方案帶來(lái)發(fā)電標(biāo)煤耗下降幅度最高，且該方案的投資回收周期最短，改造后的排煙溫度能夠滿足布袋除塵器的運(yùn)行需要。

3 低溫省煤器改造工程實(shí)踐

3.1 低溫省煤器改造設(shè)計(jì)思想

根據(jù)機(jī)組實(shí)際情況，確定以下設(shè)計(jì)原則：

（1）保證改造后低溫省煤器的運(yùn)行可靠性：首先，盡可能采用較低的煙氣流速來(lái)降低受熱面磨損速率；其次，采取措施減少或防止低溫省煤器發(fā)生低溫腐蝕。

（2）盡可能利用除塵器前上行煙道的空間布置較多的低溫省煤器受熱面，以獲得較大的煙氣溫度降低幅度，以提高改造經(jīng)濟(jì)性；

3.2 低溫省煤器改造方案

低溫省煤器改造工程的熱力系統(tǒng)如圖1所示。低溫省煤器總體與冷渣器出水管呈并聯(lián)布置。利用低壓加熱器的級(jí)間壓差來(lái)克服低溫省煤器蛇形管的水側(cè)阻力。在原冷渣器出水管安裝電動(dòng)調(diào)門，來(lái)調(diào)節(jié)低溫省煤器中的冷卻水量。

低溫省煤器安裝在除塵器與空氣預(yù)熱器間的上行煙道內(nèi)，左右側(cè)對(duì)稱布置。左右側(cè)低溫省煤器均由進(jìn)口集箱、省煤器蛇形管、出口集箱組成。冷渣器出口的凝結(jié)水分為兩路，其中一路進(jìn)入低溫省煤器入口集箱（上集箱），沿蛇形管自上而下流至低溫省煤器出口集箱（下集箱），后與另外一路未經(jīng)低溫省煤器加熱的凝結(jié)水匯集；根據(jù)低溫省煤器出口水溫，決定匯集后的凝結(jié)水進(jìn)入1或2號(hào)低加。煙氣在低溫省煤器煙道內(nèi)從下而上橫向逆流沖刷低溫省煤器管束。endprint

低溫省煤器蛇形管材料由兩部分組成：第一部分采用螺旋翅片管；第二部分為耐低溫腐蝕管材，位于低溫省煤器水側(cè)低溫段，該部分管材主要用于防止水溫過(guò)低時(shí)引起的低溫腐蝕。

低溫受熱面整體吊裝3根H型鋼梁，該3根H型鋼梁與另外與之垂直方向的2根H型鋼梁焊接，形成整體框架結(jié)構(gòu)；該框架結(jié)構(gòu)置于標(biāo)高為13.5 m的混凝土橫梁上；低溫省煤器方案布置總圖見(jiàn)圖2。

3.3 低溫省煤器改造后的運(yùn)行參數(shù)

低溫省煤器改造后的運(yùn)行數(shù)據(jù)如下表所示。

在冬季工況，由于環(huán)境溫度相對(duì)較低，鍋爐排煙溫度可以控制約125 ℃。

3.4 本項(xiàng)目低溫省煤器改造工程技術(shù)特點(diǎn)

考慮到機(jī)組長(zhǎng)期燃用煤質(zhì)灰分達(dá)到40%以上，加上后期計(jì)劃燃用更低熱值的煤種，實(shí)際改造工程設(shè)計(jì)中采用多種措施來(lái)減少受熱面的磨損。主要采取的措施有：

（1）選擇較低流速；由于磨損速率和煙氣速度的3次方呈正比，較低的煙氣流速能夠確保受熱面磨損速率處于較低水平，能夠保證設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行；（2）設(shè)置均流裝置，改善來(lái)流煙氣中的顆粒濃度，減少受熱面的局部磨損；（3）在受熱面的彎頭處布置有防磨瓦，防止彎頭磨損；（4）在低溫省煤器受熱面前留有較長(zhǎng)的直段煙道，有利于對(duì)煙氣流場(chǎng)的整流，減少受熱面磨損不均勻性；（5）低溫省煤器受熱面部分采用噴涂措施來(lái)提高表面硬度；（6）低溫省煤器受熱面采用厚壁管，大幅度延長(zhǎng)了受熱面使用時(shí)間。

由于機(jī)組CFB鍋爐已經(jīng)進(jìn)行了爐內(nèi)脫硫，正常運(yùn)行中的SO2濃度控制已經(jīng)在800 mg/Nm3（標(biāo)干，O2=6%）以下。爐內(nèi)脫硫有利于深度降低鍋爐排煙溫度。本工程采取如下技術(shù)措施來(lái)防止或減輕受熱面腐蝕：

（1）正常運(yùn)行時(shí)，煙氣采取爐內(nèi)脫硫，受熱面管壁溫高于酸露點(diǎn)溫度，不會(huì)發(fā)生低溫腐蝕；（2）在機(jī)組非正運(yùn)行時(shí)（脫硫系統(tǒng)非正常運(yùn)行及省煤器入口水溫過(guò)低時(shí)），受熱面壁溫可能低于酸露點(diǎn)。因此，低溫省煤器的水側(cè)低溫段選用耐低溫腐蝕鋼；（3）受熱面的高溫段換熱管采用部分采用合金噴涂覆蓋，由于耐腐蝕功能。

4 低溫省煤器改造的經(jīng)濟(jì)性分析

低溫省煤器改造后運(yùn)行情況表明，鍋爐滿負(fù)荷下排煙溫度下降了40 ℃以上。增加低溫省煤器成功改造避免了自備電廠因排煙溫度過(guò)高，而被迫降低機(jī)組負(fù)荷運(yùn)行來(lái)保護(hù)布袋的運(yùn)行方式。另外，根據(jù)等效焓降法[1]可以計(jì)算出機(jī)組額定負(fù)荷下可節(jié)約標(biāo)煤耗為3.70 g/kWh，機(jī)組年運(yùn)行小時(shí)按照5000 h，則每年節(jié)約煤量2497 t。按照每噸標(biāo)煤按照500元計(jì)算，每年帶來(lái)的收益為124萬(wàn)元，整個(gè)改造工程投資回收年限為2.6年。

參考文獻(xiàn)

[1] 林萬(wàn)超.火電廠熱系統(tǒng)節(jié)能理論[M].西安交通大學(xué)出版社，1994.endprint

低溫省煤器蛇形管材料由兩部分組成：第一部分采用螺旋翅片管；第二部分為耐低溫腐蝕管材，位于低溫省煤器水側(cè)低溫段，該部分管材主要用于防止水溫過(guò)低時(shí)引起的低溫腐蝕。

低溫受熱面整體吊裝3根H型鋼梁，該3根H型鋼梁與另外與之垂直方向的2根H型鋼梁焊接，形成整體框架結(jié)構(gòu)；該框架結(jié)構(gòu)置于標(biāo)高為13.5 m的混凝土橫梁上；低溫省煤器方案布置總圖見(jiàn)圖2。

3.3 低溫省煤器改造后的運(yùn)行參數(shù)

低溫省煤器改造后的運(yùn)行數(shù)據(jù)如下表所示。

在冬季工況，由于環(huán)境溫度相對(duì)較低，鍋爐排煙溫度可以控制約125 ℃。

3.4 本項(xiàng)目低溫省煤器改造工程技術(shù)特點(diǎn)

考慮到機(jī)組長(zhǎng)期燃用煤質(zhì)灰分達(dá)到40%以上，加上后期計(jì)劃燃用更低熱值的煤種，實(shí)際改造工程設(shè)計(jì)中采用多種措施來(lái)減少受熱面的磨損。主要采取的措施有：

（1）選擇較低流速；由于磨損速率和煙氣速度的3次方呈正比，較低的煙氣流速能夠確保受熱面磨損速率處于較低水平，能夠保證設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行；（2）設(shè)置均流裝置，改善來(lái)流煙氣中的顆粒濃度，減少受熱面的局部磨損；（3）在受熱面的彎頭處布置有防磨瓦，防止彎頭磨損；（4）在低溫省煤器受熱面前留有較長(zhǎng)的直段煙道，有利于對(duì)煙氣流場(chǎng)的整流，減少受熱面磨損不均勻性；（5）低溫省煤器受熱面部分采用噴涂措施來(lái)提高表面硬度；（6）低溫省煤器受熱面采用厚壁管，大幅度延長(zhǎng)了受熱面使用時(shí)間。

由于機(jī)組CFB鍋爐已經(jīng)進(jìn)行了爐內(nèi)脫硫，正常運(yùn)行中的SO2濃度控制已經(jīng)在800 mg/Nm3（標(biāo)干，O2=6%）以下。爐內(nèi)脫硫有利于深度降低鍋爐排煙溫度。本工程采取如下技術(shù)措施來(lái)防止或減輕受熱面腐蝕：

（1）正常運(yùn)行時(shí)，煙氣采取爐內(nèi)脫硫，受熱面管壁溫高于酸露點(diǎn)溫度，不會(huì)發(fā)生低溫腐蝕；（2）在機(jī)組非正運(yùn)行時(shí)（脫硫系統(tǒng)非正常運(yùn)行及省煤器入口水溫過(guò)低時(shí)），受熱面壁溫可能低于酸露點(diǎn)。因此，低溫省煤器的水側(cè)低溫段選用耐低溫腐蝕鋼；（3）受熱面的高溫段換熱管采用部分采用合金噴涂覆蓋，由于耐腐蝕功能。

4 低溫省煤器改造的經(jīng)濟(jì)性分析

低溫省煤器改造后運(yùn)行情況表明，鍋爐滿負(fù)荷下排煙溫度下降了40 ℃以上。增加低溫省煤器成功改造避免了自備電廠因排煙溫度過(guò)高，而被迫降低機(jī)組負(fù)荷運(yùn)行來(lái)保護(hù)布袋的運(yùn)行方式。另外，根據(jù)等效焓降法[1]可以計(jì)算出機(jī)組額定負(fù)荷下可節(jié)約標(biāo)煤耗為3.70 g/kWh，機(jī)組年運(yùn)行小時(shí)按照5000 h，則每年節(jié)約煤量2497 t。按照每噸標(biāo)煤按照500元計(jì)算，每年帶來(lái)的收益為124萬(wàn)元，整個(gè)改造工程投資回收年限為2.6年。

參考文獻(xiàn)

[1] 林萬(wàn)超.火電廠熱系統(tǒng)節(jié)能理論[M].西安交通大學(xué)出版社，1994.endprint

低溫省煤器蛇形管材料由兩部分組成：第一部分采用螺旋翅片管；第二部分為耐低溫腐蝕管材，位于低溫省煤器水側(cè)低溫段，該部分管材主要用于防止水溫過(guò)低時(shí)引起的低溫腐蝕。

低溫受熱面整體吊裝3根H型鋼梁，該3根H型鋼梁與另外與之垂直方向的2根H型鋼梁焊接，形成整體框架結(jié)構(gòu)；該框架結(jié)構(gòu)置于標(biāo)高為13.5 m的混凝土橫梁上；低溫省煤器方案布置總圖見(jiàn)圖2。

3.3 低溫省煤器改造后的運(yùn)行參數(shù)

低溫省煤器改造后的運(yùn)行數(shù)據(jù)如下表所示。

在冬季工況，由于環(huán)境溫度相對(duì)較低，鍋爐排煙溫度可以控制約125 ℃。

3.4 本項(xiàng)目低溫省煤器改造工程技術(shù)特點(diǎn)

考慮到機(jī)組長(zhǎng)期燃用煤質(zhì)灰分達(dá)到40%以上，加上后期計(jì)劃燃用更低熱值的煤種，實(shí)際改造工程設(shè)計(jì)中采用多種措施來(lái)減少受熱面的磨損。主要采取的措施有：

（1）選擇較低流速；由于磨損速率和煙氣速度的3次方呈正比，較低的煙氣流速能夠確保受熱面磨損速率處于較低水平，能夠保證設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行；（2）設(shè)置均流裝置，改善來(lái)流煙氣中的顆粒濃度，減少受熱面的局部磨損；（3）在受熱面的彎頭處布置有防磨瓦，防止彎頭磨損；（4）在低溫省煤器受熱面前留有較長(zhǎng)的直段煙道，有利于對(duì)煙氣流場(chǎng)的整流，減少受熱面磨損不均勻性；（5）低溫省煤器受熱面部分采用噴涂措施來(lái)提高表面硬度；（6）低溫省煤器受熱面采用厚壁管，大幅度延長(zhǎng)了受熱面使用時(shí)間。

由于機(jī)組CFB鍋爐已經(jīng)進(jìn)行了爐內(nèi)脫硫，正常運(yùn)行中的SO2濃度控制已經(jīng)在800 mg/Nm3（標(biāo)干，O2=6%）以下。爐內(nèi)脫硫有利于深度降低鍋爐排煙溫度。本工程采取如下技術(shù)措施來(lái)防止或減輕受熱面腐蝕：

（1）正常運(yùn)行時(shí)，煙氣采取爐內(nèi)脫硫，受熱面管壁溫高于酸露點(diǎn)溫度，不會(huì)發(fā)生低溫腐蝕；（2）在機(jī)組非正運(yùn)行時(shí)（脫硫系統(tǒng)非正常運(yùn)行及省煤器入口水溫過(guò)低時(shí)），受熱面壁溫可能低于酸露點(diǎn)。因此，低溫省煤器的水側(cè)低溫段選用耐低溫腐蝕鋼；（3）受熱面的高溫段換熱管采用部分采用合金噴涂覆蓋，由于耐腐蝕功能。

4 低溫省煤器改造的經(jīng)濟(jì)性分析

低溫省煤器改造后運(yùn)行情況表明，鍋爐滿負(fù)荷下排煙溫度下降了40 ℃以上。增加低溫省煤器成功改造避免了自備電廠因排煙溫度過(guò)高，而被迫降低機(jī)組負(fù)荷運(yùn)行來(lái)保護(hù)布袋的運(yùn)行方式。另外，根據(jù)等效焓降法[1]可以計(jì)算出機(jī)組額定負(fù)荷下可節(jié)約標(biāo)煤耗為3.70 g/kWh，機(jī)組年運(yùn)行小時(shí)按照5000 h，則每年節(jié)約煤量2497 t。按照每噸標(biāo)煤按照500元計(jì)算，每年帶來(lái)的收益為124萬(wàn)元，整個(gè)改造工程投資回收年限為2.6年。

參考文獻(xiàn)

[1] 林萬(wàn)超.火電廠熱系統(tǒng)節(jié)能理論[M].西安交通大學(xué)出版社，1994.endprint