摘要 目前国内电煤供应形势紧张，火电机组燃用煤种已偏离设计煤种，导致锅炉排烟温度偏高、辅机出力不足等运行问题。为降低锅炉排烟热损失，回收排烟余热，并且有效保护布袋除尘器的安全运行，北京京能热电有限责任公司在2#锅炉通过增设低压省煤器系统成功地实现了锅炉烟气余热回收，提高锅炉尾部烟道设备可靠性的目的。目前该系统已稳定运行一年多，节能效果显著。本文介绍本厂采用低压省煤器改造的背景、技术方案及节能效果。
关键词 低压省煤器；技术改造；排烟温度；发电煤耗
中图分类号 TN914 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）101-0105-01
北京京能热电股份有限公司670 t/h锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的HG-670/140-13型超高压、一次中间再热、单锅筒、自然循环煤粉炉，呈п型布置。锅炉设计排烟温度为142℃，锅炉设计效率90.13%。现阶段锅炉运行煤种已偏离设计煤种，导致#2锅炉实际运行排烟温度偏高，夏季最高达到160℃，影响锅炉效率0.95%，降低了机组经济性；同时电厂除尘系统为电袋式除尘系统对进口烟气温度有着严格的要求，如果排烟温度不受控制地偏高，将严重影响布袋除尘器的安全运行甚至可能烧毁布袋；因此采用增设低压省煤器系统实现降低锅炉排烟温度的改造势在必行。
1 低压省煤器系统介绍
低压省煤器与主回水成并联布置，纯凝工况模式其进口水取自#2低加入口和出口，设计特定的进水方式与电调阀配合，可实现低压省煤器进水量水温的切换与调整。进入低压省煤器的凝结水吸收排烟热量后，在#4低加入口与主凝结水汇合。供热工况运行模式其进水取自#2低加出口和热网抽汽疏水，回水汇合到#4低加入口与主凝结水汇合。
低压省煤器的总体布置采用了四烟道错列管排逆流布置。低压省煤器本体以锅炉对称中心为界，分甲、乙两侧分别安装于空预器后、除尘器前的四个经过改造后的水平烟道内。烟气从空预器出口进入四个改造后尺寸为5200×3856的水平烟道，从前向后冲刷省煤器蛇形管束；由凝结水系统流来的低压加热器主凝结水，经低压省煤器入囗集箱进入低省入口分配小集箱后流入低压省煤器本体，经蛇形管排流入低省分配小集箱后，汇流到出囗集箱，经一凝结水母管汇集后，返回4号低加入囗的主凝结水管道。
低压省煤器传热元件采用螺旋翅片管。上述结构与尺寸的组合，经长期设计实践及运行业绩表明，具有较高的总传热系数和防止磨损、堵灰及抵抗腐蚀的综合性能。低压省煤器在设计分水流量下，可降低排烟温度18℃以上，通过调节低压省煤器的进水温度和流量（根据煤的含硫量），还可对排烟温度的降低幅度做一定的调整。
2 低压省煤器本体特有设计技术
本机组为了适应锅炉的尾部烟道复杂的烟气运行环境，保证长期可靠运行，采用了一系列专门的管屏设计技术。
2.1 科学的受热面布置（烟道改造）
根据空气预热器出口烟道空间情况，低压省煤器本体布置在空预器出口，电除尘入口四个水平烟道为最佳布置位置。但是原有烟道布局不利于烟气流速和粉尘浓度的均匀分布，烟道扩展性差，需要进行烟道重新布局。
低压省煤器烟道均流数值计算
2.1.1 系统结构模型
烟道入口尺寸为6 m×2.5 m
2.1.2 网格模型
网格采用Interval size = 150、Elements：Tet/Hybrid、Type：TGrid的网格。
2.1.3 结论
经计算表明，石景山电厂增设低压省煤器后，不同烟道的流量偏差从原有的8.5%，降低到7.4%，而且在同一个烟道内，流速分布更加均匀。不影响电除尘的安全运行。
2.2 专门防止受热面及烟道积灰的措施
设计中选取合理的烟气流速，烟道加装烟气挡板门，利用挡板门实现烟气自吹灰保证本体受热面的清洁。
3 经济效益分析
3.1 原理简述
由于加装了低压省煤器，现通过低压省煤器由锅炉排烟余热加热，这样就节省了低压加热器系统的抽汽量，节省的这部分抽汽将返回汽轮机做功，从而使机组的发电煤耗降低。
这部分热量属于排烟余热，利用低压省煤器回收的这部分热量对于回热系统来说属于外部输入热量。采用等效热降法进行热经济性分析，将低压省煤器回收的排烟余热作为外部纯热量输入系统，而锅炉的有效热量不变。
低压省煤器靠排挤抽汽而收获的电功与换热量之比称为各低加的抽汽效率。按照等效焓降原理，只需要计算出各低加的的抽汽效率，即可计算出汽轮机多发的功率，从而计算出煤耗的节省量。
3.2 抽汽效率计算
加热器焓升tao=出口水焓h2-进口水焓h1
抽汽放热q=抽汽焓hq-疏水焓hd（对于混合式加热器疏水焓用进口水焓h1代替）
加热器疏水放热gam=上级疏水焓hs1-本级疏水焓hs（对于混合式加热器本级疏水焓用进口水焓h1代替）
抽汽效率yit：
#1低加：yit1=（h1-hc）/q1=hh1/q1
#2低加：yit2=[h2-hc-hh1*tao1/q1]/q2=hh2/q2
#3低加：yit3=[h3-hc-hh2*tao2/q2-hh1*tao1 /q1]/q3=hh3/q3
#4低加：yit4=[h4-hc-hh3*gam3/q3-hh2*tao2/q2-hh1*tao1/q1]/q4=hh4/q4
4.3 经济效益计算
实际热耗率：q=8149 kj/kwh
机组等效焓降：H=1234.5 kj/kg
循环热效率增加：dyit=7.267/（1234.5+7.267）=0.585%
热耗率降低： δq=0.585%*8149=47.68 kj/kwh
标准煤耗降低： δbs=47.68/0.9104/0.985/29.3=1.82g/kwh
式中，0.9104—锅炉热效率，
0.985—管道效率，
29.3——标准煤热值的1000倍
4 结论
1）实施该项技术后，发电煤耗率平均下降1.82g/kwh。该项技术的长期稳定运行表明，经过专业设计，采用专门的技术，低压省煤器技术可以克服磨损，腐蚀，积灰等问题，获得较大的节能效益，值得推广。
2）本技术的实施，对布袋除尘器的保护作用巨大，延长了布袋的使用寿命。
参考文献
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[2]黄新元等.火力发电厂低压省煤器系统最优设计的通用数学模型[J].电站系统工程，1999，15（5）：20-25.
[3]黄新元.龙口电厂1号炉低压省煤器优化设计[J].锅炉技术，1998，29（3）：22-25.
作者简介
林峰（1970—），男，北京人，工程师，北京京能热电有限责任公司综合部经理。
