摘要:通过增设低温省煤器系统，用来加热补给水，有效利用锅炉尾部烟气余热，提高补给水温度，降低供热煤耗，降低烟气排放温度；减小粉尘比电阻，提高电除尘的除尘效率，减少粉尘排放。通过一段时间的运行和维护，已积累了一定的经验，提供给同行门参考和借鉴。

关键词：低温省煤器；烟气余热；煤耗；节能分析

   1 前言

循环流化床锅炉实际运行中，存在排烟温度高（一般在145℃到150℃范围内），大部分电厂采用激波吹灰装置加强对尾部受热面的吹扫，增强换热，但该问题一直未能得到彻底解决。福能龙安热电有限公司一期工程#1、2、3锅炉分别于2017年4月、2017年3月和2018年10月投入商运，三台锅炉是高温超高压、自然循环、固态排渣、单汽包、无中间再热循环流化床（CFB）锅炉，由华西能源股份有限公司生产制造。为了降低锅炉排烟温度，该公司在#2、3锅炉烟道尾部增设低温省煤器，回收烟气余热降低排烟温度。

   2 低温省煤器介绍

龙安热电低温省煤器布置在除尘器前的喇叭口入口竖直烟道上（具体结构布置图见图1）。在空气预热器至除尘器之间采用低温省煤器作为烟气余热利用装置，低温省煤器传热管采用翅片管表面换热型式，低温省煤器入口的补给水来自补给水混合式换热器出口，补给水系统设计压力为1.20M。低温省煤器在机组运行时，采用100%补给水流量串联至回热系统，从中继水箱或补给水混合式换热器出口引出补给水，经低温省煤器后，进入除氧器。低温省煤器及管道各个高点均设排气阀，各个低点设置排水系统,各组换热器均设安全门。低温省煤器的各管路上的阀门集中设置，并设置在同一侧。当烟气余热换热器进口烟气温度、流量、压力在设计参数时（设计参数见表1），烟气温度由150℃降低到110℃，烟气余热换热器的被加热补给水温度由85℃提高到110℃。

图1 低温省煤器结构布置图

该公司低温省煤器采用防磨、防漏、防腐、防堵、耐用的形式。换热管的材质为20G（高温段）和ND钢(低温段)，管壁厚度5.5 mm。翅片的材质为：碳钢，翅片的厚度为2mm。 低温省煤器壳体及外加固肋、内加固件、出口渐缩段.入口渐扩段的壳体等均采用Q235B，防磨件采用16Mn钢。换热器壳体壁厚不小于6mm，其中底板厚度不小于8mm，并设置横向加固肋及纵向加固肋，两侧隔板厚度不得低于20mm。换热器考虑支撑及膨胀。低低温省煤器装置壳体采用全焊接结构，烟气侧及水侧接口均应能承受现有烟道及水管道的推力和力矩。低低温省煤器的控制由DCS完成,采用激波吹灰，激波吹灰器控制纳入机组主控进行监控，能实现自动、手动方式运行，并能实现机组主控对每台激波吹灰器单独操作控制。

烟气被冷却放出的热量用来提高补给水的温度。负荷变化范围，锅炉最低稳定运行工况至锅炉100％BMCR工况。

表1 龙安热电#2、3锅炉低温省煤器设计参数

   3 低温省煤器的运行分析 

3.1 低温省煤器的节能分析

3.1.1 低温省煤器余热回收效果分析

龙安热电3#锅炉尾部安装低温省煤器后，2019年6月1日-6月5日期间对3#锅炉低温省煤器进行投入运行前、后比对试验。试验负荷工况分别为150t/h和100t/h两个工况（运行参数见表1和表2），具体分析如下。

表1 3#锅炉满负荷工况，低温省煤器投前、投后运行参数（采集时间2019.6.5）

表2 3#锅炉负荷100t/h工况，低温省煤器投前、投后运行参数（采集时间2019.6.1） 

（1）在锅炉负荷150t/h的工况下，投入低温省煤器后，排烟温度降低22.7℃，除盐水温升高22.2℃。每小时低温省煤器吸收的热量：  M=C_PM(T2-T1)=4.19*(30.6*1000)*(99.5-77.3)=2846351(kJ/kg)  

    折算为每公斤7000kcal标煤，低温省煤器回收热量相当于每小时节标煤量=2846351/7000/4.18=97.28（kg/h）

（2）在锅炉负荷100t/h的工况下，投入低温省煤器后，排烟温度降低18.3℃，除盐水温升高15.8℃。每小时低温省煤器吸收的热量： M=C_PM(T2-T1)=4.19*(30.6*1000)*(87.4-71.6)=2025781.2(kJ/kg)

折算为每公斤7000kcal标煤，低温省煤器回收热量相当于每小时节标煤量=2025781.2/7000/4.18=69.23（kg/h）

（3）按照一年机组运行300天，白天和夜间各12小时计算，低温省煤器投运后年节约煤量=（97.28*12+69.23*12）*300/1000=599.4吨

年节煤效益=599.4*900/10000=53.9万元

3.2 低温省煤器除尘效益分析

在正常情况下，白天龙安热电锅炉排烟温度超过140℃，通过余热利用系统改造降到110℃。燃烧同样煤种且同样工况下，电除尘一二次电压、电流明显下降。烟气温度的降低可使粉尘比电阻降低，烟气量降低，除尘效率提高，因此电场一二次电压明显下降，经试验比对分析，投入低温省煤器每小时电除尘可节电18.6千瓦时，按每年运行300天计算，年节约电量13.42万千瓦。具体电除尘一、二次电压参数见附图1和附图2。

图1 锅炉负荷152t/h工况下未投入低省时，电除尘各电场电压分布

图2 锅炉负荷152t/h工况下投入低省时，电除尘各电场电压分布

   4 存在的问题及解决办法

4.1 存在问题

4.1.1  低温腐蚀问题。一般电厂烟气的酸露点为90℃～110℃。#1、3锅炉安装余热回收系统后可以把排烟温度降低到110℃，低温省煤器钢管材质采用ND钢，腐蚀较弱。经检查低温省煤器没有出现腐蚀或管壁减薄现象。

4.1.2  2#、3#锅炉自投入运行七、八个月后，低温省煤器进出口风压压差从400Pa逐步上升至1600Pa，引风机电流增大明显。经打开人孔门检查发现低温省煤器表面积灰严重，尤其是左右两侧，同时有一股呛人的氨气味。进入内部检查发现低温省煤器大约有二分之一流通面积被积灰堵塞，表面呈白色（见图3），鳍片中部粘灰呈黄色、比较湿润，经取样化验上层受热面的灰样含铵根29.47%、硫酸根4.02%。组织专业人员分析认为：低负荷运行时，由于锅炉分离器入口烟温降至800℃及以下，SNCR反应效率低下，投用氨水量偏离正常值，氨逃逸率偏高。由于在催化剂作用下，烟气中SO₂向SO₃的转换率升高，烟气中SO₃浓度增加，造成脱硝系统出口硫酸氢铵生成量增多，当烟温处在146℃~230℃范围时硫酸氢铵为液态，此时液态的硫酸氢铵黏结烟气中的飞灰颗粒，粘结在低温省煤器鳍片上，日复一日，逐步造成低温省煤器冷端流通面积灰堵塞。

图3 锅炉低温省煤器正常情况和粘灰堵塞对比图

4.2 解决办法

4.2.1 控制好温度和喷氨量，减少硫酸氢氨的形成

（1）适当提高排烟温度，使得排烟温度大于110℃，当夜间供热负荷减小时，优化运行方式，保证低温省煤器出口温度在110℃以上；

（2）控制好SNCR氨水喷入量控制，退出分离器出口氨枪，确保氨水的雾化；

（3）定时对氨抢套管及氨枪推进到位；

（4）做好受热面吹灰器的日常维护。加强低温省煤器吹灰的频率，尤其是低负荷运行期间，在升负荷前必须对受热面进行加强吹灰。

（5）在竖井烟道底部灰斗及水平段增加吹灰装置，防止低负荷期间，烟气流速减低，大量灰沉积在水平烟道上。

4.2.2 当低温省煤器进出口压差增大或连续运行时间超过3个月以上，用高压清洗装置对低温省煤器进行清洗一次，确保设备运行可靠性；

4.2.3 对低温省煤器管道布置进行改造，减少低温省煤器管道布置，提高管子之间的间隙。

   5  结论

5.1 低温省煤器投入运行后，年节煤效益53.9万元，效益明显，同时该系统还可以降低除尘器前烟气温度，提高除尘效率，减小烟气体积流量，可降低改造和运行费用。

5.2 低温省煤器在小型循环流化床锅炉使用时，尤其是负荷波动较大的机组，长期运行后低温省煤器冷端会出现不同程度的堵灰，因此，应根据锅炉排烟温度适时调整低温省煤器的通水量，控制低温省煤器管子壁温不能低于烟气露点温度，防止硫酸氢氨粘灰堵塞受热面；当出现受热面堵灰应及时采取高压水枪进行清洗。

 参考文献：

    [1] 张立新.低温省煤器技术浅析[J].锅炉制造,2015(5):23-24.

 [2] 福建省福能龙安热电有限公司低温省煤器技术协议 2015.12