低压省煤器在火电厂热系统中的应用及其节能分析|火电厂省煤器
时间：2019-04-21 03:17:54 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：排烟热损失是目前火电厂燃煤锅炉热损失中最重要的一项,为充分利用排烟余热，提高锅炉热效率，实现火电厂的节能运行，一些电厂在热系统中增设了低压省煤器，该方法采用热交换的方式实现了排烟余热的梯级利用，节能效果显著，已被国内外许多电厂所证明，将成为未来火电厂燃煤机组节能降耗的一个重要措施。
关键词：低压省煤器；排烟余热；热系统；节能
中图分类号：TM621.7 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）11-0160-02
电厂燃煤锅炉运行情况的相关调查表明，目前国内火电厂设计排烟温度一般在120～140℃左右，但是许多燃煤锅炉的平均排烟温度在150℃以上，有的甚至高达200℃，远高于设计值，大量的热量随着高温排烟而损失掉，降低了锅炉的热效率，并且在一定程度上增加了机组的标准煤耗，影响了锅炉运行的经济性。
尽可能的回收排烟余热是提高电厂锅炉热效率的一种最有效地途径，对于一般的锅炉而言，主要有两种方法来实现对余热的回收：一是在系统中增设锅炉省煤器，通过省煤器中循环水与高温烟气的热交换来吸收烟气热量，降低排烟温度；二是加大空气预热器尺寸，通过增加此处热交换的方式来提高助燃空气的温度，从而降低系统的排烟温度，完成排烟余热的回收。靠显著加大空气预热器尺寸来降低系统的排烟温度，不仅受到锅炉布置空间的限制，而且经济性较低，因此大多数机组采用第一种方式来实现排烟余热的再次利用。
1 低压省煤器的节能原理
对热力系统的改进是降低系统排烟温度及余热回收的最有效的措施，低压省煤器的特点在于它直接连接在回热加热系统中，是汽轮机热力系统的一部分。汽轮机低压回热系统中的凝结水进入低压省煤器，并且在换热器中进行热交换吸收锅炉高温排烟的热量后，再全部返回某级低压回热加热器的入口，从而提高了凝结水的温度，实现了对锅炉排烟余热的回收利用。
在一部分人看来，系统增设低压省煤器后，大量烟气余热进入回热系统，会排挤部分抽汽，导致整个系统的热力循环效率降低；同时，排挤的那部分抽汽可能会增加凝汽器的排气而使得汽轮机的真空有所降低，这是对低压省煤器节能效用的最大的两点疑问。从理论上来说，增设低压省煤器后，的确会有大量的烟气余热进入回热系统，但是这是在没有增加系统燃料的前提下，通过余热吸收再利用获得的额外热功，这部分额外热功远大于因减少抽汽和汽轮机真空微降所引起的热功损失，机组的整体经济性毫无疑问是能够获得提高的。烟气温度降低以后同步降低了进入锅炉除尘系统的引风机风量，同时使克服系统阻力所需的风机能耗进一步降低，也在一定程度上实现了节能的作用。
2 系统的联结方式及热力分析
由于电厂的热力系统具有多级回热抽汽，因此排烟余热可以实现单级或多级利用，要实现不同方式的余热利用，只需改变低压省煤器与热力系统的联结方式即可。低压省煤器与热力系统的联结方式有串联和并联两种。
2.1 串联结构
低压省煤器串联接入系统的联结方式如图1所示，从#（j-1）低压加热器的出口全部引出凝结水进入装在锅炉尾部的低压省煤器，凝结水在低压省煤器中通过热交换吸收排烟余热进行升温后，再全部返回#j低压加热器的入口。从整个系统工艺流程来看，低压省煤器是通过串联方式联结在回热系统之间的整个热力系统的一个组成部分。
将省煤器串联接入系统的优点是流经低压省煤器时的水量最大，在低压省煤器的换热面积一定时，烟气的冷却程度以及低压省煤器的热负荷均较大，余热利用程度较高，经济性能较好；而缺点是采用串联结构，系统凝结水的阻力增大，对已运行投产的机组进行改造需要更换扬程更高的凝结水泵。
2.2 并联结构
低压省煤器并联接入系统的联结方式如图2所示。低压省煤器从#3低压回热加热器出口引出凝结水，在低压省煤器中通过热交换吸收热量后进入除氧器，低压省煤器和#4回热加热器并联。并联系统可以跨越一个或多个回热加热器，实现排烟余热的梯级利用。
低压省煤器并联接入系统的优点在于这种结构中省煤器的给水跨过若干级回热加热器，低压省煤器及其连接管道的流阻可以利用级间压降来克服，不必重新增设水泵，在实现了排烟余热的梯级利用的同时提高了运行经济性，该结构在电厂旧机组的增效改造应用中具有较高的可行性及经济性。并且该系统本身就是一个独立的旁路装置，能够很方便的进行启停和维护。但是该结构的分流量小于全流量，出口水温比较高，与串联结构相比传热温差较小，需要更大的换热面积。
省煤器吸收的热量在受汽化温度的限制的同时也受到露点温度的限制，本系统可以利用热力系统具有多个不同水温可能的引出点的特性，选择一个略高于烟气露点温度的水温位置作为低压省煤器的进水点，使低压省煤器的金属温度永远高于烟气的露点温度，来解决低压省煤器装在锅炉烟道尾部容易露点腐蚀的问题。另外考虑到机组工况变化时，低压省煤器的进水温度发生变化，低压省煤器设置了多路进水可供切换，并且低压省煤器的水流量也设置为可调，通过这两种方式来确保低压省煤器进口水温在工况变化时也高于烟气露点温度。
3 低压省煤器的工程应用
低压省煤器已经在国内电厂很多机组上得到了很好的应用，在投入该系统后，排烟温度普遍得到了降低，降温幅度达20℃～30℃，极大地提高了锅炉的热效率，降低了系统的排烟热损失，达到了节能的效果。
山东某电厂两台100 MW机组，其配套燃煤锅炉由于地域限制而燃用高硫煤，并且锅炉尾部受热面大量积灰，腐蚀、漏风严重，由此导致的锅炉排烟温度高达172℃，大量的热量随高温烟气流失，严重影响到了锅炉的热效率和机组的运行经济性。为了降低系统排烟温度，经过一系列的论证，在尾部加装了低压省煤器。该项目省煤器采用并联结构，设备启停均比较方便，且可以通过调节，灵活控制烟气侧热管金属壁的温度，测试结果表明，加装低压省煤器以后排烟温度比原来降低了25℃，锅炉热效率提高了约1.6%，基本达到了降低排烟温度，提高锅炉热效率和运行经济性的目的。
某电厂装有两台国产200 MW的汽轮发电机组，项目设计时已考虑到排烟余热的利用，装设了低压省煤器，通过对其运行参数进行整理，低压省煤器进口烟温为156℃，出口烟温为129℃，省煤器的换热作用使排烟温度平均降低了约28℃。通过等效热降对其进行节能量分析计算，发现机组的标准煤耗减少了3.048 g/kwh，节能效果显著。
云南某电厂130 t/h煤粉炉投运初期，设备运行状况良好，可以满足经济运行的需要。但是随着机组运行时间的增长，设备存在的一系列问题逐渐暴露且日益严重，系统的排烟温度越来越高，实际平均排烟温度高达181℃，排烟热损失高达8.5%，已经严重影响到了机组的运行经济性。为了降低系统排烟损失，有效地利用排烟余热，提高机组热效率，通过进行论证，在锅炉空气预热器后部的竖井直烟道中增设了低压省煤器。测试结果及计算表明，低压省煤器使排烟温度比原来降低约25℃，锅炉热效率提高1.5%～2%，基本达到了提高运行经济性的目的，并且经过一年半的时间即可收回低压省煤器的投资，经济性能良好。
4 结 语
低压省煤器应用在火电厂热系统中,通过汽机冷凝水与热烟气在换热器中的热交换，实现了锅炉排烟余热的梯级利用，降低了排烟温度，减少了排烟热损失；并且通过对系统本身运行状况的改变，降低了系统本身的能耗，同时增加了发电量，节能效果显著。通过低压省煤器的应用降低了国内部分电厂的煤耗，提高了电厂的经济效益，特别是在资源日益短缺，电厂燃煤越来越无法保证的情况下，将会被越来越多的被电厂所采用。
参考文献：
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