发电厂2#燃煤机组烟气余热利用系统改造技术方案项目可行性研究报告

发电厂 2#燃煤机组 烟气余热利用系统改造技术方案 目 录 1 项目可行性 . 1 项依据 . 1 目的必要性 . 1 炉排烟余热回收国外研究进展 . 2 （ 1） 凝结水预热器系统方案 . 2 （ 2） 暖风器系统方案 . 3 （ 3） 低压省煤器与暖风器联合系统方案 . 4 （ 4） 空气预热器旁路省煤器系统方案 . 5 （ 4） 烟气余热加热城市热网回水系统方案 . 6 2 排烟余热回收利用系统改造 . 8 术原则 . 8 键技术问题 . 8 温腐蚀 . 8 灰及磨损 . 10 气余热利用系统型式及材料选择 . 12 气侧和水侧阻力 . 15 3 烟气余热利用系统系统初步设计 . 15 气冷却器布置位置 . 15 烟温度 降低程度 . 17 气流速的选择 . 17 气余热利用系统改造方案 . 19 4 经济性分析 . 21 平衡计算 . 21 济性分析 . 23 5 烟气换热系统设计 . 24 热器设计 . 24 气侧与水侧阻力 . 26 造及安装工期 . 27 6 可 能存在的问题及解决办法 . 27 7 投资估算 . 28 8 结论 . 28 1 1 项目可行性 项依据 火力发电厂消耗我国煤炭总产量的 50%，其排烟热损失是电站锅炉各项热损失中最大的一项 ， 一般在 5% 8%，占锅炉总热损失的 80%或更高。影响排烟热损失的主要因素是锅炉排烟温度 ， 一般情况下 ， 排烟温度每升高 20 ， 排烟热损失增加 我国现役火电机组中锅炉排烟温度普遍维持在 125150左右水平，排烟温度高是一个普遍现象。因此合理利用锅炉排烟热量对提高机组效率起着至关重要的作用。 锅炉排烟余热的利用是节约能源、降低能耗、减少污染排放的有效举措。在保证机组安全、经济、可靠运行的前提下，挖掘现有热力系统潜力，充分利用锅炉排烟余热符合国家能源政策，环保政策。 本项目实施后，将有效降低机组煤耗，减少环境 污染，符合国家“循环经济”政策，是 “科学发展观”在发电行业的具体实践。 目的必要性 随着电煤供应的紧张和我国能源消耗的形势愈加严峻，国家对节能降耗的要求更加严格，各大电力集团都在利用各种手段降低煤耗。与此同时， 随着全球对环境保护要求的日益提高，中国对环保保护的标准也越来越高。 2011年国家颁布了新的火电厂大气污染物排放标准（ 并 2012年起实施。相对于以前的标准，进一步提高了火电厂 到甚至优于国际先进标准。 国内火电厂已有的环保设备大多 数已经不能满足新的排放标准要求，面临新一轮的环保技术改造。从目前的情况看为满足更加严格的 厂需要进行的改造有：炉内低氮燃烧改造、烟气脱硝改造、除尘器改造、脱硫改造等。炉内低氮燃烧改造会造成锅炉排烟温度不同程度升高，而烟气脱硝、脱硫改造和除尘器改造都对进口烟气温度有一定的要求。因此，通过合理的手段降低排烟温度不但能够回收烟气余热，还能为环保改造提供便利条件。 低 温电除尘器 是 国内结合低压 省煤器改造 降低烟气温度以提高电除尘器效率的一种综合技术。 即 通过低压省煤器，使进入电除尘器的运行温 度由高温状态 2 下降到低温状态（一般控制在酸露点以上 10 )。由于排烟温度的降低使得粉尘比电阻下降，烟尘更易荷电和收集，同时进入电除尘器的实际烟气量相应减少、烟气流速降低；这些均对提高除尘效率有利。 另外，对进行引（风机）、增（压风机）合一改造的电厂，可以在原增压风机的位置布置烟气深度冷却器，把烟气温度继续降低到露点以下，充分回收烟气余热。可以用回收的烟气余热加热净烟气，从而解决烟囱腐蚀和冒白烟的问题，避免进行湿烟囱防腐改造。 总体而言，烟气余热利用改造在回收余热、节约能源的同时，是电站锅炉环保改造的有益补充， 可以使环保改造降低成本、更加高效，实现整体优化。 华能曲阜电厂锅炉是四川锅炉厂制造 锅炉，超高压中间再热，自然循环固态除渣炉，采用型布置，四角切圆燃烧，平衡通风。锅炉按鲁西混煤设计煤粉燃烧器。锅炉设计排烟温度为 147，锅炉设计效率 锅炉预除尘后夏季机组满负荷时烟气温度最高为 155，存在把排烟温度继续降低、提高锅炉效率的空间。 如果把烟温降低 40右，将会很好保护除尘设备，同时具有较好的经济效益，确保机组经济、安全运行。 炉排烟余热回收国外研究进展 （ 1） 凝结水预热器系统方案 图 1示的锅炉排烟余热回收用于凝结水（低压给水）预热器系统，已在德国 泵）电厂 2 800煤锅炉机组上应用，设计参数见表 1用该系统可使机组供电效率提高 百分点。 3 图 1德国 泵）电厂凝结水预热器系统图 表 1德国 泵）电厂烟气冷却器与凝结水预热器设计参数 烟气冷却器 (2 台锅炉， 4 支烟道 ) （热负荷 432 凝结水（低压给水）预热器 （热负荷 264 烟气质量流量 41631500 h 凝结水质量流量 2235900 kg/h 烟气进 /出口温度 187/138 凝结水进出口温度 87/131 冷却水质量流量 4640400 kg/h 凝结水质量流量 21280800 kg/h 冷却水进 /出口温度 94/136 凝结水进出口温度 136/94 （ 2） 暖风器系统方案 图 1出的锅炉排烟余热回收用于暖风器系统，已在德国 厂一台 712煤锅炉应用，机组出力增加 组净效率提高 主要设计参数见表 1 4 图 1德国 表 1德国 烟气冷却器 （热负荷 W） 暖风器（一 /二次风） （热负荷 烟气质量流量 454 kg/s 空气质量流量 818 kg/s 烟气进 /出口温度 150 /90 空气进 /出口温度 25 /64 冷却水质量流量 225 kg/s 热水体积流量 225 m3/h 冷却水进 /出口温度 43 /73 热水进 /出口温度 78 /43 （ 3） 低压省煤器与 暖风器 联合 系统方案 如图 1示， 在不带烟气换热器（ 湿法脱硫装置的吸收塔前面，采用布置可在低于烟气酸露点温度下运行的抗硫酸腐蚀烟气冷却器，通过水作为传热介质的闭式循环换热系统，使其在烟气冷却器中吸收锅炉排烟的余热，一部分用于加热低压给水（主凝结水），另一部分用于预热空气预热器入口的冷空气。两者之间的热负荷分配可根据运行需要灵活调节与控制。这种联合技术方案已于1997 年应用于奥地利 厂一台燃用重油的 165炉机组 ， 设计参数见表 1 5 图 1压省煤器与余热暖风器联合系统 表 1地利 厂技术方案设计参数 烟气冷却器 （热负荷 W） 暖风器 (加热空气预热器入口冷空气 ) （热负荷 W） 烟气体积流量 462500 h 空气体积流量 442100 h 烟气进 /出口温度 155/100 空气进 /出口温度 39/79 循环水体积流量 231 m3/h 循环水流量 145 m3/h 循环水进 /出口温度 57/96 循环水进 /出口温度 96/57 低压 给水加热器热负荷 W) 烟气中 度 162 水体积流量 187 m3/h 烟尘浓度 187 水进 /出口温度 52/70 循环水流量 86 m3/h 循环水进 /出口温度 96/57 （ 4） 空气预热器旁路省煤器系统 方案 如图 1示，在不安装 湿法烟气脱硫装置系统中，采用烟气冷却器后，可实现锅炉排烟余热用于预热空气预热器 入 口空气，从而减少了空气预热器所需的烟气量，节省的这部分烟气通过与空气预热器并列布置的烟气旁路省煤器，可用于加热高 压与低压给水。 该系统在德国 厂一台 950煤锅炉应用后，机组供电 6 效率提高 百分点，设计参数见表 1 表 1德国 气预热器旁路省煤器系统设计参数 烟气冷却器（热负荷 W） 暖风器（热负荷 W） 烟气质量流量 2571.2 kg/s 空气质量流量 2408.2 kg/s 烟气进出口温度 160 /100 空气进 /出口温度 25 /120 冷却水流量 2131 kg/s 热水流量 2131 kg/s 冷却水进出口温度 53 /124 热水进出口温度 124 /54 烟气冷却器入口 度 100 mg/气冷却器入口烟尘浓度 45 mg/ 1国 （ 4） 烟气余热加热城市热网回水系统方案 华能 北京热电厂 一期脱硫技改工程 4 200煤机组，在每台锅炉机组尾部的石灰石石膏湿法脱硫装置吸收塔前面各加装了一套烟气冷却器，每台烟气冷却器可加热流量为 200t/h 的城市热网供暧系统循环水，锅炉排烟结果烟气冷却器后，烟气温度 由 130 降低到 115 左右。 烟气冷却器布置在脱硫吸收塔前的垂直烟道中，采用表面换热器，换热元件采用的是耐硫酸露点 腐蚀 的 （ 09旋肋片管（基管和肋片均为），采用高、低温分段布置的方式，低温段布置在换热器的上侧，高温段布置在换热器的下侧，高低温段换热管采用联箱连接。利用进入脱硫塔前的烟气余热，可将热网供暧系统循环水的温度从 60 加热到 85 以上。烟气阻力小于550 7 （ 5）低低温烟气处理系统 电除尘器 +湿法烟气脱硫工艺的基础上，日本三菱公司开发了采用无泄漏管式水媒体加 热器的湿式石灰石 在该工艺系统中，原烟气加热水后，用加热后的水加热脱硫后的净烟气。当锅炉燃烧低硫煤时，该工艺具有无泄漏，没有温度及干、湿烟气的反复变换，不易堵塞的优点 。 为适应日本环保排放控制标准的不断提高，同时解决 起的酸腐蚀问题，日本三菱公司于 1997 年开始研究将 至空气预热器后、除尘器前的布置方案（图 2。 在这个系统中，如 果将烟气冷却器布置在除尘器的前面，能够降低烟气流速和烟尘的比电阻，从而提高除尘效率，实现低温除尘技术和烟气余热 统的结合。 图 2本三菱的 统 在锅炉空气预热器后设置 进入除尘器的烟气温度降低，提高烟气处理性能。脱硫装置出口设置 过热媒水密闭循环流动，将从降温换热器获得的热量去加热脱硫后净烟气，使其温度从 50 左右升高到 80 以上。通过这种除尘 +湿法烟气脱硫工艺达到高效除尘、脱硫的效果，使烟囱入口粉尘排 放 质 量 浓 度 大 大 降 低 。 按 此 流 程 ，烟 气 经 过 ，温度从 120 130 降到 90 左右，烟气中的 水蒸气结合，生成硫酸雾，此时由于未采取除尘措施， 飞灰颗粒吸附，然后被电除尘器捕捉后随飞灰排出，不仅保证了更高的除尘效率，还解决了下游设备的防腐蚀难题，并实现了系统的最优化布置。 8 表 2低温除尘器在日本的应用业绩 2 排烟余热回收利用系统改造 术原则 （ 1）在锅炉尾部空气预热器出口和脱硫塔进口之间的烟道内设置烟气余热利用系统。 （ 2）依据锅炉运行情况 ， 加设烟气余热利用系统系统后 ， 排烟 温度下降 3040。 （ 3）防止传热管腐蚀、积灰、磨损并充分考虑烟气阻力增加等问题。 （ 4）充分考虑防止工质侧凝结水流动阻力增加等问题。 （ 5） 凝结水流量可调，冷却器出口温度可控。 （ 6）烟气余热利用系统为单独控制系统 ， 即该设备发生故障时（如发生漏泄时）能够解列 ， 而不影响机组正常运行。 （ 7）烟气余热利用系统采用 H 型翅片管，在换热器低温段选用耐低温腐蚀材料 。 （ 8）烟气余热利用系统受热面布设吹灰器。 （ 9）回收的烟气余热可以用来加热低压给水、入炉冷空气、城市热网回水，也可以用来加热湿法脱硫出口的净烟 气。 键技术问题 温腐蚀 为了追求最大的换热效率， 通常受热面采用逆流布置，烟气的低温段和工质的低温段重合 。管壁温度有可能低于硫酸结露的露点温度， 烟气中的硫酸蒸汽 将冷凝沉积在烟气冷却器的冷端受热面上引起硫酸露点腐蚀，因此，解决传热管低温腐蚀是首要难题，是必须解决的关键技术之一。 9 （ 1）烟气中 煤中的硫按其在燃烧过程中的可燃情况可分为可燃硫和不可燃硫。煤中的黄铁矿硫、有机硫及元素硫均属于可燃硫，而硫酸盐硫在煤燃烧后沉积在灰渣中，是不可燃硫。但煤中硫酸盐硫含量很少，一般不超 过 可燃硫在还原性气氛下还会生成少量的 以煤中硫燃烧后绝大部分转化为 硫氧化物 。 煤中 中 温 的比例）、燃烧气氛（过量空气系数）以及试验工况的温度等都对 在实际锅炉燃烧中， 一般都假定煤中的 是引起低温腐蚀的却是 （ 1）燃烧反应， 原子反应生成 （ 2）催化反应， 炉烟气通道内 的催化剂主要是灰中的 （ 3）硫酸盐分解，一些碱金属硫酸盐在高温下会分解，从而产生 鉴于煤中此种硫酸盐的含量少，其生成的 锅炉尾部烟气中只有 3%，最大不超过 5%的 进行烟气酸露点计算时，常常假定 2%的 常 根据给定的燃料组成成分和过量空气系数，计算出烟气组成 ， %的转化率计算 （ 2）酸露点的计算 对于锅炉的烟气露点温度，国内外有大量的研究结果。由于锅炉的烟气结露问 题复杂、研究价值大，所以有很多人从不同的侧重点进行了研究，研究结论差别很大。对于同一种烟气成分，应用不同的研究结论进行计算所得到的烟气露点温度差别很大。一般来讲，烟气露点温度和燃煤成分中的水分含量、硫含量、氢含量、灰分含量、发热量、炉膛燃烧温度、过量空气系数等因素有关，但这些因素的影响幅度不同，所以有的计算中会忽略有些因素的影响。 在众多酸露点计算公式中，苏联 1973年锅炉热力计算标准方法中推荐的公式应用最广泛，也比较接近实际。烟气露点温度计算公式为： 1） 其中： 0水露点温度， 取 125， （ 3）露点腐蚀的影响因素 10 影响露点腐蚀的因素很多，按照影响程度，可以认为，影响露点腐蚀速率最大的几个因素是燃料、转化率、酸沉积率、温度、材料。可以写成： 露点低温腐蚀速率 =f (燃料，转化率，酸沉积率，温度，材料 ) 关于露点低温腐蚀， 主要有 以下几个结论： （ 1）腐蚀速率受控于酸冷凝沉积率，而不是酸和 金属的反应速率； （ 2）最大露点腐蚀速率并不是发生在露点温度，而是发生在露点温度之下10 30 和水露点温度以下，图 2 图 2蚀速度随壁温变化图 在锅炉受热面中，沿烟气流程壁温逐渐降低， 当受热面壁温降到酸露点时，硫酸蒸汽开始凝结，引起腐蚀。开始时由于酸浓度很高，处于 85% 95%，凝结酸量不多，因此腐蚀速度较低。随壁温降低，凝结酸量增加，因而腐蚀速度增加，腐蚀速度达到最大值点之后，随壁温进一步降低，酸浓度变低，达到 60% 70%；腐蚀速度亦下降，在此浓度下达到腐蚀 最轻点。之后，当金属壁温再继续下降，由于酸液浓度接近 20 40%，同时凝结量更多，因此腐蚀速度又上升。在低温腐蚀的情况下，金属有两个严重腐蚀区，两个安全区，如图 2们的设计就是要保证低温腐蚀处于腐蚀速率较低的区域。 灰及磨损 烟气余热利用系统安装于静电除尘器之前，烟气中烟尘含量较高。所以，需 11 要考虑 烟气余热利用系统 积灰磨损，需要增加管子壁厚，还需要设置吹灰器，定期吹灰。在机组小修、事故停运或大修时检查积灰状况，利用高压水枪进行人工清灰。 换热管磨损的区域见图 2风面撞击角为 3050时，磨损量达到最大。对多排管束时第一排以后的各排管子，错列时磨损集中在 25 30区域，顺列时集中在 60处。错列管束， s1/d=s2/d=2时，最大磨损的管排是第二排。s1/d2时，最大磨损的管排往往不是在第二排，而是移至管束深处。顺列管束磨损最大的管排部位，一般在第五排之后的各排管上。有转弯烟道时，烟气的流速和含尘浓度发生变化，换热器管磨损较严重的区域见图 2 图 2热器管磨损的区域 图 2 12 为了防止磨损， 可以 采取以下有利于降低磨损的措施： 1）对烟气流场进行数值模拟，设计上避免出现烟气走廊、烟气偏流及产生烟气涡流 。 2） 采用合适的烟气流速， 保证一定换热系数的 同时又不至因烟气流速过高而产生不可控的磨损。 3）烟道内管子整体无对接焊缝，蛇形管弯头和焊口全部与烟气流动区隔离，防止弯头及焊缝磨损。 4) 采用厚壁管、加大翅片厚度，使受热面具有一定的裕度 。 5）也可以选择对换热器表面进行防磨喷涂处理。 气余热利用系统型式及材料选择 由于烟气余热利用系统的传热温差小，为使受热面结构紧凑以减小体积，并减少材料耗量，传热管必须采用扩展受热面 强化传热。螺旋肋片管和 H 翅片管作为换热元件， 由于制造工艺简单，能增大管外换热面积，强化传热 ，因而在常规锅炉设计与改造、利用中低温余热的余热锅炉以及其它换热设备中得到了广泛的应用。另外，螺旋肋片管和 H 翅片管可以 提高传热管外壁面的温度 ，有利于减缓低温腐蚀。因此，通常在烟气余热利用系统的传热管采用螺旋肋片管或者 由于烟气深度冷却器设备的体积和重量较大，在厂内无法实现完全安装直接发货的要求，需分段发货，现场组装。图 2典型的 烟气余热利用系统 安装及抽检空间示意图 。 13 1 盖板 2 封板 3 立柱 4 底架 5 管组 图 2意图 一般情况下，组件 1 5 在厂内生产完成后进行预组装，并进行水压试验，各项检查合格后拆开分段发货，最终在现场完成焊接组装。其中，组件 5 一般根据冷却器的高度和重量分为 3 6 组或更多。 在烟气余热利用系统出现故障时，可以对各组单独进行隔离和检修。 烟气余热利用系统沿 垂直于烟气流动方向采用分层的管箱式布置方式 ，可在装置出现故障时只拆换有故障的一组管箱，大大减少换装的难度和工作量，确保设备运行可靠性和换装的灵活性。 换热器设计采用模块化设计思想，模块化设计思想的具体内容体现在换热器结构设计上为：沿烟气流动方向按照烟气的不同温度区间分为若干段；沿垂直于烟气流动方向分为若干管组 （图 2。 1 2 3 4 5 14 图 2热器在烟道中的布置 沿烟气流动方向按照烟气的不同温度区间分为若干段，不仅保证在不同温度区间内管排的安全性运行和可控性，同时可以在换热器出现故障时便于在不同换热温度区间的拆卸。沿垂直于烟气流动方向分为若干管组，不仅可以保证水动力的均匀性，同时在某一位置的管束由于腐蚀等出现故障时，介于钢架的支撑和外调机械的协助，可 以迅速方便的完成某一管组的拆卸和更换。 总之，采用模块化设计思想的烟气余热利用系统在该装置出现故障时的拆卸更换工作更为方便简单，极大降低了该装置故障对机组运行安全性的影响。 由于烟气余热利用系统处于低温烟气中，存在着较大的低温腐蚀隐患，因此有必要对传热管进行特殊处理，提高其表面的耐腐蚀能力，以减小低温腐蚀对整个设备的影响。近几年来，国内有些电厂燃用含硫量很高的煤，在空气预热器冷段用 搪瓷管代替普通碳钢管 ，取得了良好效果。这种搪瓷管是用工业耐酸搪瓷，耐腐蚀性能较好，并且积灰程度轻，阻力小，是较理想抗腐材料。在排 烟温度不是太低时可以选择而使用。 工程实践表明， 是目前国内外最理想的“ 耐硫酸低温露点腐蚀”用钢材， 广泛用于制造在高含硫烟气中服役的省煤器、空气预热器、热交换器和蒸发 15 器等装置设备，用于抵御含硫烟气结露点腐蚀，它还具有耐氯离子腐蚀的能力。主要的参考指标高于碳钢、日本进口同类钢，经国内各大炼油厂和制造单位使用后受到广泛好评，并获得良好的使用效果。 气侧和水侧阻力 由于在烟道中设置了换热器，因此烟气侧阻力会增加。为了避免阻力增加太多，引风机出力不够，必须进行扩展烟道，同时控制烟气流速。当 烟 气余热利用系统 布置在引风机之前时，由于烟温降低带来的 烟气体积流量减小 可以抵消部分烟气侧阻力的增加。 安装排烟余热回收系统后会增加水侧阻力。如果采用与低加并联的方式，可以利用级间压差实现冷却水的流动，基本不需要另外增加水泵。 但是 烟气余热利用系统 与低加串联相当于又增加了一个低加，如果凝泵出力不足，必须另外增加加压泵。 3 烟气余热利用系统初步设计 气冷却器布置位置 通常， 烟气冷却 位置有两种，一是空气预热器之后电除尘之前，另外一个是电除尘之后，脱硫塔之前。放在电除尘之前的优点是可以把排烟温度在引风机之前降下 来， 减小烟气量 10%左右 ，可以解决引风机出力问题，同时抵消烟气侧阻力增加造成的厂用电增加。 另外放在除尘器前可以降低烟气温度 ，降低灰的比电阻，提高除尘器效率，减少除尘器的改造费用。通常，当灰尘的比电阻超过 1010 ，电除尘器的性能就随着比电阻的增加而下降（图 3主要是由于比电阻过高，容易形成反电晕现象，使电除尘器的效率降低。 16 图 3尘效率与比电阻的关系 在不考虑烟气中硫酸蒸汽影响的情况下，飞灰的导电有表面导电和体积导电2 种机理。表面导电体现了颗粒表面状态和烟气中水分的贡献，体积导电 则取决于飞灰颗粒的成分。温度较低 (150 180 以下 ) 时，飞灰比电阻以表面导电机理为主，当温度较高 (150 180 以上 )时，则以体积导电为主。所以，飞灰比电阻是表面比电阻和体积比电阻的合成。 比电阻与温度的关系，一般如图 3示，有 2 个极值点。其原因是，当温度较低 (60 以下 ) 时，烟气中的水分子均匀分布于飞灰颗粒内部。当颗粒温度升高时，内部水分子开始向外蒸发扩散，在颗粒表面形成一层液膜，飞灰比电阻明显下降，并在温度 60 100 范围内出现最低值。当温度继续升高，颗粒表面的液 态水分开始汽化，飞灰比电阻急剧上升。根据不同研究结果，飞灰颗粒中的水分在 150 200 范围内才能挥发殆尽。此后随温度再升高时，体积导电机理起主导作用。由于飞灰颗粒属非晶体结构，随温度升高，其活化程度不断增大，颗粒内部的电子或离子导电过程加剧，比电阻急剧下降。峰值比电阻处于温度 150 180 或 150 200 的范围。 图 3电阻与烟温的关系 在实际运行中，电除尘器入口温度降低（低于 120 ），粉尘表面吸附水蒸汽和其他化学导电物质，形成一层导电薄膜，比电阻值降低。电除尘器入口温度升 高（高于 130 ），导电能力增加，比电阻值下降 （与 3 因此，在除尘器前烟道布置烟气冷却器把排烟温度降低到一定温度，可以提高静电除尘器效率，降低除尘改造的费用。但是，换热器布置在在电除尘之前，烟气含灰量大，受热面磨损严重，必须考虑采用耐磨材料和防磨措施。 另外， 由于排烟温度的降低使得烟气含尘量水分增加， 灰尘容易粘结在阴极线和阳极板上，不容易振打下来 。如果电除尘器内温度长期低于烟气露点温度，不但造成除尘效率下降 ， 更会对电除尘器及尾部烟道造成严重腐蚀。 放在引风机之后烟道，烟气含灰量较小，受热面磨损问题基本 可以忽略，不用考虑电除尘和引风机叶片的腐蚀问题。 两种布置方案在国内都有成功应用的经验，根据华能曲阜电厂的实际情况， 17 需要降低除尘器前温度，保护除尘器。空预器到除尘器之间的烟道空间位置比较紧张，由于本次改造烟温需要从 155 降低到 90以下，需要的换热面积很大，单独布置在水平段或竖直段空间都不够用。故建议考虑将低压省煤器分组分段布置， 如图 3示。 换热器设计成 4 组，分别布置在 4 个分叉烟道中。单组又分为低温段和高温段， 竖直段布置高温段，水平段布置低温段。 图 3厂实测比电阻随温度的变化 烟温 度降低程度 排烟温度的降低主要从 低温腐蚀、工程经济性和电除尘器效率 三个方面进行考虑。通常认为，高于酸露点运行是安全的。另外要考虑到，进一步降低排烟温度需要付出的代价较高，一方面会增加换热器成本，同时会增加换热器阻力，造成厂用电的增加。 根据现有的设计煤种计算得到的酸露点为： ， 本可研 方案选择排烟温度为 88，低于酸露点温度。因此低温段必须考虑防止低温腐蚀的措施，比如利用 耐腐蚀的 另充分降低烟尘的比电阻，提高除尘效率，降低除尘器改造费用。 气流速的选择 烟气流速的选择 主要考虑两个方面， 一个是受热面的磨损，另外一个是烟气侧阻力 。 受热面磨损与烟速的 烟气侧阻力与烟速的平方成正比 。实际计算表明，烟气流速大于 10m/气侧阻力急剧增大。但是烟速太低，换热系数会较小，换热器面积过大。 烟速越高，传热系数越大， 烟气余热利用系统 重量越小。考虑到烟速的变化并非只是 单纯影响换热系数，过高的烟速会增加烟风阻力， 同时 管束磨损加剧 。综合考虑曲阜电厂的实际情况， 烟速宜控制在 9m/ 18 图 3预器到除尘器之间烟道 低压省煤器水平低温段（ ， 100%15降低到 89 ） 低压省 煤器竖直高温温段（ 20G， 100%况下烟温从 155 降低到115 ） 19 气余热利用系统改造方案 在除尘器之前布置烟气冷却器， 在降低烟气温度，提高除尘效率的同时回收了部分烟气余热， 余热的不同用途产生的效益不同。由前述可知，这部分余热可以用来加热 低压给水、入炉冷空气、城市热网回水，也可以用来加热湿法脱硫出口的净烟气。加热低压给水、入炉冷空气和城市热网回水都可以减少抽汽，增加汽轮机做功，从而降低煤耗。 加热净烟气到 80以上可以避免进行湿烟囱防腐改造 ，同时减轻烟囱雨。基于整体改造的考虑，本报告将对低压省煤器系统和加热净烟气的 统进行对比。 压省煤器系统 低压省煤器与低加系统的连接有两种方 式，一种是串联，一种是并联。并联系统的水侧阻力可以将停投的低加阻力抵消掉，但是并联系统不能实现余热的梯级利用，当排烟温度较低时经济性可能变差。串联布置可以实现烟气余热的梯级利用，但是相当于又增加了一台低压加热器，增加了水侧阻力。根据一期锅炉实际情况，因此选择并联方式。 号低加进水温度为 出口温度为 图 3给定的排烟温度为 155，通过计算分析后综合考虑各种因素，建议 烟气余热利用系统 从 7#低加进口引出部分低压给水进入换热器加热后从 #6低加进口引入回热系统，并通过调整 再循环调节阀开度使进入烟气余热利用的凝结水温度达到设计值。改造后系统见图 3 20 图 320 21 图 3气余热利用改造后系统简图 4 经济性分析 平衡计算 压省煤器系统热平衡 根据上述方案设计， 压给水全流量通过 烟气余热利用系统 ，从 热到 需要吸收的热量为 烟气温度从 155降低到 88，回收的烟气余热为 气侧放热满足水侧吸热需要，见表4 4了 75%0% 表 4100%220 1 名称 单位 数值 2 负荷 20 3 烟气冷却器进口烟温 155 4 烟气冷却器进口烟焓 kJ/ ) 烟气冷却器出口烟温 89 6 烟气冷却器出口烟焓 kJ/ ) 烟气焓差 kJ/ ) 燃料消耗量 Kg/s 烟气侧热负荷 22 10 入口水温 1 入口水焓 kJ/2 出口水温 3 出口水焓 kJ/4 焓增 kJ/5 水流量 Kg/s 130 16 水侧热负荷 4压省煤器系统热平衡计算（ 75%165 1 名称 单位 数值 2 负荷 65 3 烟气冷却器进口烟温 150 4 烟气冷却器进口烟焓 kJ/ ) 烟气冷却器出口烟温 88 6 烟气冷却器出口烟焓 kJ/ ) 烟气焓差 kJ/ ) 燃料消耗量 Kg/s 烟气侧热负荷 0 入口水温 1 入口水焓 kJ/2 出口水温 3 出口水焓 kJ/4 焓增 kJ/5 水流量 Kg/s 91 16 水侧热负荷 4衡计算（ 50%110 1 名称 单位 数值 2 负荷 10 3 烟气冷却器进口烟温 145 4 烟气冷却器进口烟焓 kJ/ ) 烟气冷却器出口烟温 86 6 烟气冷却器出口烟焓 kJ/ ) 烟气焓差 kJ/ ) 燃料消耗量 Kg/s 烟气侧热负荷 0 入口水温 1 入口水焓 kJ/2 出口水温 23 13 出口水焓 kJ/4 焓增 kJ/5 水流量 Kg/s 64 16 水侧热负荷 据电厂运行统计，上述计算中， 2201651055 、 150 和 145。经过烟气冷却器后的烟温分别为： 89、 88和 86。回收的烟气余热分别为 W, 济性分析 对于低压省煤器系统而言， 结水全流量通过烟气冷却器， 6#低加不抽汽。抽汽量减少 供电煤耗降低 计算见表 4 表 4压省煤器系统 序号 项目 单位 1 烟气流量 kg/s 260 2 计算燃煤消耗量 t/h 进口烟气温度 155 4 进口烟焓 kJ/ 出口烟气温度 89 6 出口烟焓 kJ/7 烟气侧放热量 进水流量 kg/s 129 9 进水温度 0 进水焓 kJ/1 实际出水温度 2 实际出水焓 kJ/3 实际水侧吸热量 4 3#低加抽汽焓 kJ/635 15 3#低加疏水焓 kJ/6 焓差 kJ/ 2#低加节约抽汽