摘要:通過增設低溫省煤器系統，用來加熱補給水，有效利用鍋爐尾部煙氣余熱，提高補給水溫度，降低供熱煤耗，降低煙氣排放溫度；減小粉塵比電阻，提高電除塵的除塵效率，減少粉塵排放。通過一段時間的運行和維護，已積累了一定的經驗，提供給同行門參考和借鑒。

關鍵詞：低溫省煤器；煙氣余熱；煤耗；節能分析

   1 前言

循環流化床鍋爐實際運行中，存在排煙溫度高（一般在145℃到150℃范圍內），大部分電廠采用激波吹灰裝置加強對尾部受熱面的吹掃，增強換熱，但該問題一直未能得到徹底解決。福能龍安熱電有限公司一期工程#1、2、3鍋爐分別于2017年4月、2017年3月和2018年10月投入商運，三臺鍋爐是高溫超高壓、自然循環、固態排渣、單汽包、無中間再熱循環流化床（CFB）鍋爐，由華西能源股份有限公司生產制造。為了降低鍋爐排煙溫度，該公司在#2、3鍋爐煙道尾部增設低溫省煤器，回收煙氣余熱降低排煙溫度。

   2 低溫省煤器介紹

龍安熱電低溫省煤器布置在除塵器前的喇叭口入口豎直煙道上（具體結構布置圖見圖1）。在空氣預熱器至除塵器之間采用低溫省煤器作為煙氣余熱利用裝置，低溫省煤器傳熱管采用翅片管表面換熱型式，低溫省煤器入口的補給水來自補給水混合式換熱器出口，補給水系統設計壓力為1.20M。低溫省煤器在機組運行時，采用100%補給水流量串聯至回熱系統，從中繼水箱或補給水混合式換熱器出口引出補給水，經低溫省煤器后，進入除氧器。低溫省煤器及管道各個高點均設排氣閥，各個低點設置排水系統,各組換熱器均設安全門。低溫省煤器的各管路上的閥門集中設置，并設置在同一側。當煙氣余熱換熱器進口煙氣溫度、流量、壓力在設計參數時（設計參數見表1），煙氣溫度由150℃降低到110℃，煙氣余熱換熱器的被加熱補給水溫度由85℃提高到110℃。

圖1 低溫省煤器結構布置圖

該公司低溫省煤器采用防磨、防漏、防腐、防堵、耐用的形式。換熱管的材質為20G（高溫段）和ND鋼(低溫段)，管壁厚度5.5 mm。翅片的材質為：碳鋼，翅片的厚度為2mm。 低溫省煤器殼體及外加固肋、內加固件、出口漸縮段.入口漸擴段的殼體等均采用Q235B，防磨件采用16Mn鋼。換熱器殼體壁厚不小于6mm，其中底板厚度不小于8mm，并設置橫向加固肋及縱向加固肋，兩側隔板厚度不得低于20mm。換熱器考慮支撐及膨脹。低低溫省煤器裝置殼體采用全焊接結構，煙氣側及水側接口均應能承受現有煙道及水管道的推力和力矩。低低溫省煤器的控制由DCS完成,采用激波吹灰，激波吹灰器控制納入機組主控進行監控，能實現自動、手動方式運行，并能實現機組主控對每臺激波吹灰器單獨操作控制。

煙氣被冷卻放出的熱量用來提高補給水的溫度。負荷變化范圍，鍋爐最低穩定運行工況至鍋爐100％BMCR工況。

表1 龍安熱電#2、3鍋爐低溫省煤器設計參數

   3 低溫省煤器的運行分析 

3.1 低溫省煤器的節能分析

3.1.1 低溫省煤器余熱回收效果分析

龍安熱電3#鍋爐尾部安裝低溫省煤器后，2019年6月1日-6月5日期間對3#鍋爐低溫省煤器進行投入運行前、后比對試驗。試驗負荷工況分別為150t/h和100t/h兩個工況（運行參數見表1和表2），具體分析如下。

表1 3#鍋爐滿負荷工況，低溫省煤器投前、投后運行參數（采集時間2019.6.5）

表2 3#鍋爐負荷100t/h工況，低溫省煤器投前、投后運行參數（采集時間2019.6.1） 

（1）在鍋爐負荷150t/h的工況下，投入低溫省煤器后，排煙溫度降低22.7℃，除鹽水溫升高22.2℃。每小時低溫省煤器吸收的熱量：  M=C_PM(T2-T1)=4.19*(30.6*1000)*(99.5-77.3)=2846351(kJ/kg)  

    折算為每公斤7000kcal標煤，低溫省煤器回收熱量相當于每小時節標煤量=2846351/7000/4.18=97.28（kg/h）

（2）在鍋爐負荷100t/h的工況下，投入低溫省煤器后，排煙溫度降低18.3℃，除鹽水溫升高15.8℃。每小時低溫省煤器吸收的熱量： M=C_PM(T2-T1)=4.19*(30.6*1000)*(87.4-71.6)=2025781.2(kJ/kg)

折算為每公斤7000kcal標煤，低溫省煤器回收熱量相當于每小時節標煤量=2025781.2/7000/4.18=69.23（kg/h）

（3）按照一年機組運行300天，白天和夜間各12小時計算，低溫省煤器投運后年節約煤量=（97.28*12+69.23*12）*300/1000=599.4噸

年節煤效益=599.4*900/10000=53.9萬元

3.2 低溫省煤器除塵效益分析

在正常情況下，白天龍安熱電鍋爐排煙溫度超過140℃，通過余熱利用系統改造降到110℃。燃燒同樣煤種且同樣工況下，電除塵一二次電壓、電流明顯下降。煙氣溫度的降低可使粉塵比電阻降低，煙氣量降低，除塵效率提高，因此電場一二次電壓明顯下降，經試驗比對分析，投入低溫省煤器每小時電除塵可節電18.6千瓦時，按每年運行300天計算，年節約電量13.42萬千瓦。具體電除塵一、二次電壓參數見附圖1和附圖2。

圖1 鍋爐負荷152t/h工況下未投入低省時，電除塵各電場電壓分布

圖2 鍋爐負荷152t/h工況下投入低省時，電除塵各電場電壓分布

   4 存在的問題及解決辦法

4.1 存在問題

4.1.1  低溫腐蝕問題。一般電廠煙氣的酸露點為90℃～110℃。#1、3鍋爐安裝余熱回收系統后可以把排煙溫度降低到110℃，低溫省煤器鋼管材質采用ND鋼，腐蝕較弱。經檢查低溫省煤器沒有出現腐蝕或管壁減薄現象。

4.1.2  2#、3#鍋爐自投入運行七、八個月后，低溫省煤器進出口風壓壓差從400Pa逐步上升至1600Pa，引風機電流增大明顯。經打開人孔門檢查發現低溫省煤器表面積灰嚴重，尤其是左右兩側，同時有一股嗆人的氨氣味。進入內部檢查發現低溫省煤器大約有二分之一流通面積被積灰堵塞，表面呈白色（見圖3），鰭片中部粘灰呈黃色、比較濕潤，經取樣化驗上層受熱面的灰樣含銨根29.47%、硫酸根4.02%。組織專業人員分析認為：低負荷運行時，由于鍋爐分離器入口煙溫降至800℃及以下，SNCR反應效率低下，投用氨水量偏離正常值，氨逃逸率偏高。由于在催化劑作用下，煙氣中SO₂向SO₃的轉換率升高，煙氣中SO₃濃度增加，造成脫硝系統出口硫酸氫銨生成量增多，當煙溫處在146℃~230℃范圍時硫酸氫銨為液態，此時液態的硫酸氫銨黏結煙氣中的飛灰顆粒，粘結在低溫省煤器鰭片上，日復一日，逐步造成低溫省煤器冷端流通面積灰堵塞。

圖3 鍋爐低溫省煤器正常情況和粘灰堵塞對比圖

4.2 解決辦法

4.2.1 控制好溫度和噴氨量，減少硫酸氫氨的形成

（1）適當提高排煙溫度，使得排煙溫度大于110℃，當夜間供熱負荷減小時，優化運行方式，保證低溫省煤器出口溫度在110℃以上；

（2）控制好SNCR氨水噴入量控制，退出分離器出口氨槍，確保氨水的霧化；

（3）定時對氨搶套管及氨槍推進到位；

（4）做好受熱面吹灰器的日常維護。加強低溫省煤器吹灰的頻率，尤其是低負荷運行期間，在升負荷前必須對受熱面進行加強吹灰。

（5）在豎井煙道底部灰斗及水平段增加吹灰裝置，防止低負荷期間，煙氣流速減低，大量灰沉積在水平煙道上。

4.2.2 當低溫省煤器進出口壓差增大或連續運行時間超過3個月以上，用高壓清洗裝置對低溫省煤器進行清洗一次，確保設備運行可靠性；

4.2.3 對低溫省煤器管道布置進行改造，減少低溫省煤器管道布置，提高管子之間的間隙。

   5  結論

5.1 低溫省煤器投入運行后，年節煤效益53.9萬元，效益明顯，同時該系統還可以降低除塵器前煙氣溫度，提高除塵效率，減小煙氣體積流量，可降低改造和運行費用。

5.2 低溫省煤器在小型循環流化床鍋爐使用時，尤其是負荷波動較大的機組，長期運行后低溫省煤器冷端會出現不同程度的堵灰，因此，應根據鍋爐排煙溫度適時調整低溫省煤器的通水量，控制低溫省煤器管子壁溫不能低于煙氣露點溫度，防止硫酸氫氨粘灰堵塞受熱面；當出現受熱面堵灰應及時采取高壓水槍進行清洗。

 參考文獻：

    [1] 張立新.低溫省煤器技術淺析[J].鍋爐制造,2015(5):23-24.

 [2] 福建省福能龍安熱電有限公司低溫省煤器技術協議 2015.12