火电厂低温省煤器的运用

火电厂低温省煤器的运用
王克强 金 喆
国华寿光电厂, 山东 寿光 262700
摘要：本文简要叙述了“低温省煤器”的特点及不同的运用方式，简要分析了其运用的经济性，经分析采用低温省煤器可提高机组热效率，节能、节水效果显著，符合国家“节能减排”的政策，具有很好的发展前景和应用推广价值。

关键词：低温省煤器；连接方式；布置
中图分类号：TM621 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2016）09-0214-02
引言 经济效益是火电厂追求的最终目标，在火电厂设备中，锅炉的经济效益也是重中之重。

排烟温度高低是影响锅炉经济的重要因素。

锅炉温度越高，则经济效益就降低。

但是只要采用了低温省煤器，就能给锅炉的温度迅速降低，并且还能回收锅炉余热，减少煤炭消耗。

低温省煤器是提高锅炉经济效益的最有效的手段之一。

1 低温省煤器相关介绍 低温省煤器的作用是吸收低温烟气的热量，降低排烟温度，减少排省煤器内部烟损失，节省燃料。

由于给水进入汽包之前先在省煤器加热，因此减少了给水在受热面的吸热，可以用省煤器来代替部分造价较高的蒸发受热面。

给水温度提高了，进入汽包就会减小壁温差，热应力相应减小，延长汽包使用寿命。

2 如何提高火电厂的热效率 对于火力发电厂的热力系统而言，可以采用以下三种方法提高全厂的热效率。

①提高蒸汽参数。

②降低汽轮机的排汽参数。

③减少锅炉烟气的排放热损失。

常见的低温省煤器的链接方法只有两种：第一串联系统，即低温省煤器串联在热力系统；第二并联系统，顾名思义就是低温省煤器并联在热力系统中。

无论运用哪种链接方式，都会影响到其经济效益以及运行的可靠性。

低温省煤器的串联系统，见图1。

从低压加热器NOj-1出口引出全部凝结水DH(kg/h)，送入低温省煤器，在低温省煤器中加热升温后，全部返回低压加热器NOj 的入口。

从凝结水流的系统看，低温省煤器串联于低压加热器之问，成为热力系统的一个组成部分。

串联系统的优点是流经低温省煤器的水量最大，在低温省煤器的受热面一定时，锅炉排烟的冷却程度和低温省煤器的热负荷Qd(kJ/s)较大，排烟余热利用的程度较高，经济效果较好。

其缺点是凝结水
流的阻力增加，所需凝结水泵的压头增加。

3 低温省煤器的布置方式 从锅炉的排烟流程来看，低温省煤器可设置的位置主要分为以下3种：布置方案一是设置在静电除尘器前；布置方案二是设置在静电除尘器和引风机之问；布置方案三是设置在引风机和脱硫塔之问。

方案一，低温省煤器设置在静电除尘器前，主要优点是静电除尘器入口烟气温度降低后，烟气处理量减少，且粉尘比电阻明显下降，有利于粉尘的收集。

当静电除尘器的入口烟气温度被降低至烟气酸露点以下时，烟气中的大部分 SO：在低温省煤器中结露，而且被烟气中大量粉尘中的碱性物质吸收、中和，所以不会发生因SO：结露而引起的腐蚀，且大大降低了后面流程中低温腐蚀的影响。

同时由于实际烟气流量降低，静电除尘器和引风机的消耗电耗也会降低；脱硫的水耗也会由于进入脱硫塔入口烟气温度降低而减少，大致是每降低1℃能节省脱硫水耗1cm。

缺点：除尘器后设备和烟道有
低温腐蚀的风险，烟气通过引风机后的温升余热利用不到。

方案二，低温省煤器设置在静电除尘器和引风机之问，这种布置方案对除尘器没有任何影响，只减少了进入引风机的烟气流量和降低了脱硫入口的烟气温度，同样也利用不到烟气通过引风机后的温升余热，且因为烟气中的SO：在除尘器中没有因为凝结而被尘除去，所以这种布置方案对后烟道和引风机等设备的低温腐蚀会更为
严重。

方案三，低温省煤器设置在引风机和脱硫塔之问，烟气温度降低发生在引风机出口后，对除尘器、引风机的选型没有影响，但是能最大限度地降低烟气温度，并将烟气在引风机中的温升加以利用，由于低温省煤器设置在引风机出口，烟气通过换热后就进入脱硫塔，这段烟道通常会采用防腐处理，所以这里的温度可以降低到最低限
度，同时将脱硫水耗控制到最少。

方案二缺点较多，机组安全运行、低温腐蚀、节能方面特点都较差，不推荐该布置方案；布置方案一和方案三在机组安全运行、低温腐蚀两方面性能基本一致，主要区别在于布置方案一能减少除
尘器和引风机的电耗，布置方案三能将烟气通过引风机的温升也加以利用，烟气温度降低可以降低更多，回收热量和降低的脱硫水耗效果更好。

实际应用中可以综合比较两种方案的经济性后确定，或者采用两种方案结合的分级设置低温省煤器。

4 加装低温省煤器需要考虑的问题 4.1 低温省煤器的低温腐蚀 对于防止低温腐蚀的方法有如下两种： 第一种方式，选择腐蚀性较小的低温煤器系统。

实践中得知，可以通过控制省煤器的内壁温度来降低煤炭对内壁的腐蚀程度。

该方法用于排烟温度很高的褐煤锅炉，当排烟温度小于1300℃时，采用这种方法，省煤器能够节约更多的热能，但是这种方式成本投入后获取的利益并不大，这样的做法没有太大的优越性。

第二种方式，耐腐蚀材料使用。

在锅炉排烟温度小于1300℃时候运用该方法是最合适的。

但是低温省煤器不太实用方案二或者是方案三，因为低温省煤器被腐蚀的几率更大。

所以选择一款比较和是的防腐材料才是重中之重。

第二种方式退出不锈钢器材，因为其实非常耐腐蚀的碳钢，经过多重试验表明，碳钢的硬度以及碳含量，使得其被腐蚀生锈的几率非常小。

这些都是经过大量的试验数据得出的结果。

4.2 换热面管的积灰、防堵和防磨损 低温省煤器的换热面管可运用光管、螺旋肋片管和高频焊翅片管，因为螺旋肋片管和高频焊翅片管导热性能好，因为相较同种规格的光管，该器材的换热面积小，其可使得低温省煤器的外观尺寸和管排数减小，便使得烟气流动阻力减轻。

凡事有利有弊，螺旋肋片管和高频焊翅片管的卡槽部分很容易积灰尘，其与煤灰行至及烟
气流动速度相关联。

这就要求在进行设计时需要调高烟灰流速，间距较小的螺旋肋片管和翅片管以减少省煤器管壁积灰。

低温省煤器布置方案如果采用方案一、三时，对于处于高尘区工作的低温省煤器还应考虑灰尘对管壁的磨损影响，选择合适的烟气流速和换热面材料是关键。

在低温省煤器管排问将通过增加部分蒸汽吹灰器。

对于低温省煤器在布置上必须考虑可拆卸的形式，并在低温省煤器上设置水清 （下转第 216 页）
200MW机组凝结器真空问题分析
陈宝永
大唐国际陡河发电厂，河北 唐山 063028
摘要：电力系统设备中，机组凝结器发挥着不可替代的作用，其主要功能就是降低传热能效，散发机器运作产生的多余热能。

其工作原理为将汽凝结成水,并且在汽轮机排汽口维持和建立良好的真空度，蒸汽冷凝为水，重复使用。

真空度会影响到凝结器的传热效能，是直接影响设备运行的主要因素之一，若真空度降低会使得汽轮机的有效焓降降低，影响汽轮机的出力和机组设备的安全性。

本文主要针对200MW机组凝结器所出现的真空问题进行分析，并提出了相关解决措施。

关键词：凝结器；真空问题；热效率；清洁系数；
中图分类号：TM31 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2016）09-0216-01
1 设备简介
陡河发电厂200MW汽轮机组采用3台N-1120型三壳体表面式双流程凝结器（#5机），冷却面积11220m2,冷却水量25000t/h，管子规格∮25*1*8470mm，管子根数3*5773=17319，冷却水管材质为加砷黄铜管HSn701-B。

循环水的循环方式：循环水源取陡河水库，冷却方式为开式供水。

2 存在的问题分析及其对机组热效率的影响
2.1 设备运行现状
该设备运行时真空度很差，具体表现在冷却管腐蚀损坏严重，管道被污垢、水垢严重堵塞，铜管内壁结垢较严重。

2.2 运行中凝汽器的真空度降低原因分析
电力系统设备运作过程中，设备凝汽器真空度被影响的因素，经过总结有如下几个方面：由水侧面对流换热热阻、气体侧面的对流换热热阻、表面式凝汽器的总传热热阻、管壁的纯导热热阻、以及内外侧污垢热阻组成。

互相之间串联的热阻组成了凝汽器传热热阻，热阻ΣR为传热系数的倒数，即：ΣR=1/K。

那么用真空管外表面积作为基础的传热总热阻ΣR0为
ΣR0=[WB](1/αi)(d0/di)+ri(d0/di)+(d0/2λ)ln[DW](d0/ di)+r0+(1/α0)
式中，d0、di为管外径和管内径；α0、αi为管外和管内放热系数；r0、ri为管外和管内污垢热阻；λ为管材的导热系数。

传热系数为：K=(1/ΣR0)
循环冷却水是直接跟外部环境接触的，其中ri(d0/di)数值大到不可忽略，更有甚者是凝结器的污垢的热阻大过管壁导热热阻。

由于冷凝水是硬水而非软水，在电解换热后析出大量的水垢附着在管壁内侧。

并且水中还会存在一定量的微生物，其繁衍夹杂水垢构成了管壁的微生物污染。

凝结器管壁温度刚好是微生物繁衍的最佳温度，微生物加上水垢造成的热阻在一定程度上大于了管壁的热阻。

还有一大原因为真空的严密性不够，会导致大量空气进入，这样五一也会增加外壁凝结器的热阻。

结论克制，黄铜的热阻才占到水垢和微生物垢层的热阻的1/100，占空气的热阻的1/1000，即使再薄的垢层也会导致热阻增加上百倍，铜管的热电阻甚至可以忽略不计，影响凝结器传热系数的决定因素是垢层产生的热阻。

2.3 节能效益分析
凝汽器端差降低的节能效益是体现在同环境冷却源的温度下有效焓降增加，而提高汽轮机装置效率在焓-熵图上表示如图1所示
3 解决方案
实际运行情况表明：改变了汽轮机大小后，检测凝结器的真空严密性，但是检测结果表明，真空系统的严密性在很长一段时间内变化不大。

试验表明真空严密性对凝汽器的传热系数K的影响不大，可以忽略不计。

当机组热负荷变化不大，冷却水量及冷却水质相对稳定的情况下，凝汽器铜管的传热系数K主要与凝汽器铜管的清洁度有关。

其主要原因是：当机器运行时间过长时，凝结器的水垢和微生物滋生，导致其热阻增大。

根据实验分析，0.1mm厚污垢的热阻足以让1mm 厚的铜管的导热热阻被忽略不计。

得出结论，继电凝结器在其未运转的时候，应该及时对铜管进行高压水枪清洗，洗去污垢和微生物，这对提高真空度来说，效果非常明显。

如何减少污垢，提高真空度，具体做法如下：①运行中进行反冲洗；②胶球清洗；③停机时用高压水清洗。

针对目前凝汽器的具体情况，为提高机组运行中的真空度，采用机组运行中的胶球清洗和停机过程中高压水冲洗相结合的办法。

结合其他厂家的经验，针对目前凝汽器的具体情况，拟采取如下对策：①加强凝汽器在线清洗；②对铜管进行探伤检查并更换已损坏的和存在隐患的铜管，并对凝结器铜管进行必要的防腐保护；③停机过程中对凝结器铜管进行高压水清洗，维持凝结器铜管在高清洁系数下运行。

4 结论
上述调查结果显示，凝汽器铜管的清洁度系数和污垢的形成才是影响凝结器整体传热系统的主要因素。

其工作时间长，凝汽器铜管表面会变得十分粗糙，脏污更容易附于表面。

污垢积累越多，水流的截面积就会减少，导致凝汽器的换热效果降低，直接影响汽轮机的力量以及其运行的经济效益。

由此，维持凝结器铜管在高清洁度系数下运行、防止铜管结垢、及时清理铜管内的脏物是提高运行中凝结器换热效果的有效方法。

参考文献：
[1]杨世铭.传热学[M].北京:高等教育出版社,1980.
[2]华中工学院.汽轮机[M].北京:电力工业出版社,1980.
[3]曾丹苓，等.工程热力学[M].北京:人民教育出版社,1980.
[4]李建刚.汽轮机设备及运行[M].北京:中国电力出版社,2006
（上接第 214 页）
洗系统和冲洗水回收系统，利用机组停役期问进行定期水清洗。

4.3 其他
不同的工程应该请主机厂和设计院，结合不同的低温省煤器设置方案，进行热平衡、燃烧系统和烟风系统等复核计算工作。

5 结论
综上所述，采用低温省煤器可提高机组热效率，节约煤耗，并且节水效果显著，符合国家“节能减排”的政策。

低温省煤器可以通过加热凝结水、供热回水等提高机组热效率，虽在国内的运用还属于起步阶段，但在国外大机组上的运用已经积累了丰富的经验。

随着国内工程的运用和推广，可以积累更多的设计、制造和运行维护经验，进一步降低设备造价，达到“节能减排”，提高经济效益的目的。

参考文献：
[1]刘鹤忠,连正权.低温省煤器再火力发电厂中的运用探讨[J].电力勘测设,2010 (4).
[2]康晓妮,马文举,马涛,等.320 MW机组锅炉加装低温省煤器的经济性研究[J].热力发电,2012(5).
[3]李斌,党自力.低温省煤器设计及其动态特性分析[J].热力发电,2014(2).
[4]黄新兀,史月涛,孙奉仲，t/h锅炉增设低压省煤器降低排烟温度的实践[J].中国电力,2012 (6).。