燃煤电厂增装低压省煤器经济性分析

张清宙

重庆大唐国际石柱发电有限责任公司 重庆 409199

锅炉的效率受很多因素的影响，其中锅炉热损失是最能够对锅炉的效率带来影响。锅炉的热损失越大，锅炉的效率将会越小，因此让锅炉的热损失最小化，那么可以提高锅炉的效率。而且在锅炉热损失由很多不同的损失组成，其中主要是排烟热损失。如何降低排烟温度是减少排烟热损失的关键，因此锅炉的排烟温度将对机组的整个系统的运行具有巨大的帮助，所以低压省煤器具有吸收低温烟气的热量，从而降低排烟温度，减少排烟热损失。

我国能源消费中主要以煤为主，燃料供给相对不足。相关专家预测，至21世纪中叶，我国的煤炭资源在一次能源消费的组成中仍然占据约40%，自然界存在各种各样的能源，如煤炭、石油、天然气、油页岩、木材、水力以及太阳能、核燃料、地热能、潮汐能等。能源与能源之间可以相互转换成为人们生活中必不可少的生活品，通过现在技术改造及升级，人们从自然界获取的能量的渠道相当丰富，通过不同方式对能源进行相关转换，还可以对能源多级利用，增加能量的利用率，减少对环境的污染。例如：如果对埋藏在底下的千年化石能源进行直接焚烧的方式得到能量，在释放能量的同时会产生加剧温室效应的污染物质。因此，怎样合理的解决火力发电所产生的污染就成为国家实施节能环保、减排的重点。

锅炉是一个燃烧设备，它的工作原理是通过燃烧方式来释放能量，能量是以不同形式储存起来。燃料中的能量是以化学能储存在物质里面，为了让其中的能量释放出来，就需要对燃料进行燃烧。与热能的形式在锅炉中传递，锅炉是吸收热量之后把热量传递给水，把水加热到需要的状态。在锅炉燃烧的过程当中，并不能把能量百分之百的转换，在转换过程中会有很多的损失，其中烟气的流动会带走最大部分的能量，占全部的损失百分之六十。通过电厂实际情况发现，锅炉在运行过程中会积有大量的灰尘，使锅炉受热面的传热系数急剧下降，使得烟气的温度高于最初的设计值，最大会高于20度左右。目前，我国大型火电机组锅炉排烟温度约是120℃到140℃。锅炉排烟的热损失大约是5%到12%的燃料总热量，每当排烟温度提升了10℃，热损失就会提高了0.6%到1%，这样就会直接的增加了煤耗。通过以上对锅炉的分析，要减少对排烟温度对电厂机组的影响，必须通过先进技术或者技术升级的方式降低烟气温度。但是，烟气温度的降低也会带来负面的影响，在低温的环境下电厂设备容易发生低温腐蚀现象，所以在设计的时候要求烟气露点温度必须大于锅炉的排烟温度。对600MW机组加装低压省煤器实现了最合理的降低排烟温度的目的与最经济的节能方式。

影响排烟温度的因素

（1）燃煤的成分:由于不同煤种的特性不一样，煤种里面所含的成分比例也不一样，如果里面不可燃烧的物质成分占有比例较大，那么就会严重影响燃煤的燃烧。比如水分和灰分：水分含量大，就会让更多的能量去加热它，而且还会让燃料难以烧尽；灰分含量比较大，在锅炉里面堆积，占据了锅炉本来就不大的空间。而且还会使受热面的厚度增加，厚度增加会让受热面传热能力降低，使得更多的能量不能传递到水中，把大部分能量留在了烟气中，烟气的温度就会升高。

（2）挥发份:燃煤在锅炉燃烧过程中会产生其他的物质，这些物质只要是以气体为主，包括一氧化碳、硫化氢等等。而且这些气体是可以进行再次燃烧的，燃烧就会释放更多的燃料，如果燃料的挥发份含量较低，燃料在进去锅炉的时候就会被着火燃烧，使得燃烧的地方永远都很靠前。这样就会在锅炉产生局部的高温现象，就会对高温地区的部件产生烧焦的危害。不仅严重影响到锅炉设备的结构还会降低锅炉设备的效率，让进入锅炉炉膛里面的风量大幅度增加，风量的增多会对里面原来的环境造成冲击，引起燃烧的扰动。还有就是没得挥发份会增加煤粉在锅炉内的停留时间，这些因素都会导致排烟温度升高。

（3）锅炉 的漏风:通常是 由炉膛、烟道、空气 预热器和 制粉系统等处的漏风。炉膛漏风是因为各设备的连接处的缝隙等处造成的，空气预热器漏风是由于进入交换器的烟气在烟道的连接处发生外泄的情况。为了防止漏风造成的影响，现在炉膛和烟道的工作环境是负压，这样就会尽量减少空气进入的影响。

（4）积灰 结渣:煤粉在锅炉燃烧以后就会产生灰分，灰分没有及时的从锅炉炉膛里面排走或者在排走的过程中发生堵塞就会导致设备里面积灰现象，当积灰的时间越久就会形成结渣。如果结渣附着在受热面上，就会使得受热面的厚度变得很厚，再加上灰分的原因，因为灰分不利于传热。所以导致受热面传热也会受着灰渣的影响传热能力变弱，不能吸收烟气中的能量，大部分的能量还留在烟道中的烟气里，烟气的温度就会很高。

（5）结垢:锅炉管道的结垢是锅炉生产不合格的蒸汽造成的，若进入锅炉中的水含有盐分，水蒸发形成蒸汽就会把盐分带入到设备管道内，盐分就会堆积在管道里，时间越久就会越来越多的盐分堆积下来形成盐垢。盐垢的大量附着在受热面上，不仅对传热能力有所影响还对管道有很大的破坏，传热系数的降低，转换的热量就越少，烟道排出的烟气温度就会升高。

（6）受热面的布置:受热面是实现能量转换方面是至关重要的设备之一。受热面布置的位置对于降低排烟温度至关重要，但是受热面的结构受很多因素的影响，包括：灰分含量和灰分成分。受热面的工作位置在炉膛中，特别是燃煤的种类不同，所含成分不同，燃烧释放的热量也会不一样，导致受热面的面积也会不一样。这样不仅会浪费燃料的使用，还会从烟道中排走更多的能量，使得排烟温度升高。

（7）过量空气系数:燃煤在锅炉燃烧的时候需要外界通过一定量的空气进行混合燃烧，因为在锅炉狭小的空间内，煤粉与空气混合达不到理想状态，这样就使得在燃烧后过程中，通入到锅炉的空气量要大于理论空气量，避免空气量不够导致燃煤不能在锅炉完全燃烧就被排出锅炉，造成能量的浪费。如果增加了空气预热器的空气量。这样可以从烟气中吸收更多的热能，降低了烟气的温度。但是，当增加烟气量的位置不同时，效果也会截然相反。比如：尾部受热面。当烟气量增加时，尾部受热面的烟气温度会有所降低，但是也会导致排烟温度升高这样的问题。所以，必须要控制好过量空气系数才能对排烟有利。

降低排烟温度的策略

优化设计：为了提高机组的安全可靠运行，必须降低排烟温度，这样才能使烟道中烟气温度降低，温度降低对管道的影响就会很小。还可以对机组设备的部件有很好的保护作用，提高设备的使用年限，同时还可以减少对外的散热损失。温度的降低还可以节省设备的大量空间，使其在设计上结构更加的紧凑，为布置提供了方便。如果对排烟温度降低得太多，在低温情况下管道里的受热面会与烟气发生化学反应，造成对受热面的腐蚀现象。另外，减少设备之间的漏风量可以减少排烟温度，最大可能的保证各处管道及炉膛的密闭性，还要运用先进的技术调整各连接口的空隙，对炉膛的门和孔等进行结构改进。为了不仅提高它们设计的经济性，还可以减少了传热设备的面积及金属消耗，最大的可能增大金属的传热温差和传热系数;或者采用低压的受热面的双级的布置，合理地分配高、低温受热面的传热面积比，从而达到节能需要。还有内螺纹管空气预热器，内螺纹管空气预热器在设计时，各种参数的选取比较灵活，实践证明，内螺纹管 较大地提高了锅炉运行的可靠性和经济性。省煤器作为另外一低压受热面，大部分采用肋片管技术加强传热，增大单位体积布置的受热面，管内外气、液两侧换热时，因为两侧的换热系数相差的比较多，所以采用此种方法来提高换热系数是合理可行的。

增加受热面：在最初设计机组之时，理论上是必须保证燃煤在锅炉内稳定燃烧，而且能够百分之百的完全燃烧。但是实际与理论存在差距，为了缩短这个差距，就要增加受热面的数量。这样就可以最大可能的满足机组的需要，还可以降低烟气温度。将部分过热器或者再热器的传热特性也相应发生变化。将新的受热面安装在预热器上面，由于受热面的数量和面积增大，对能量的多次利用很有帮助，通过几个受热面的连续加热，可以更高的提高温度。再进入之前的空气预热器，实现排烟余热的再次利用，降低锅炉的排烟温度，还能延长空气预热器的寿命。

低压省煤器的工作原理和普通省煤器基本一样，两者还是存在一些区别，主要是低压省煤器管道里面的工质是凝结水，凝结水的压力很小远远低于普通省煤器，低压省煤器的主要功能是吸收来着锅炉排烟温度的热量，并将吸收的热量加热凝结水，提高锅炉的给水温度，低压省煤器一般加装在尾部烟道的低温受热区上，为了防止低温腐蚀和堵灰，就需要控制好它的进口工质温度，使其大于烟气露点温度或者是避免最大腐蚀区的影响。

根据前辈们在运用低压省煤器技术的经验上，结合实际情况，制定适合某电厂的低压省煤器，主要是耐腐蚀的材料、低压省煤器工作位置等等。通过以上对低压省煤器的研究，得到以下结论：

（1）对于某电厂加装低压省煤器技术，必须要根据电厂实际工程出发，低压省煤器在机组中采用并联在加热器中的运行方式，这样最大限制的保证了电厂原有设备的正常运行。

（2）为了得到电厂在加装低压省煤器之后电厂的经济性各项参数，利用等效焓降法进行计算。通过实验数据表明：低压省煤器在低温工作状态良好，电厂加装低压省煤器后机组的标准煤耗率降低了1.8 ，热耗率较原有的机组降低了48.39 ，机组的热经济性相对提高了1.87%。通过实践证明加装低压省煤器后不到两年就会收回成本，低压省煤器技术的运用节能效果明显，提高了机组的经济性，值得推广。