火电厂尾部增设低温换热器的节能效果研究
张涛
（京能（赤峰）能源发展有限公司，赤峰024007）
摘要：通过对北方某电厂135WM机组进行烟气余热因收装置的设计计算，将低温烟气余热回收装置布置于机组吸风机出口至脱硫增压风机入口烟道上，本装置可全年投运，具有良好的节能环保效益，经计算BMCR工况下可回收烟气余热6MW，本装置在采暖期可为机组增 加直接收益200.6万元每年，节水收益12.1万元每年；还间接提高脱硫除尘效率，降低脱硫电耗.
关键词：烟气余热，低温换热器，节能环保
中图分类号：TM611文献标志码：B文章编号：1009-3230（2016）10-0029-03
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(Jingneng ( Chifeng)Energy Developments Co. Ltd. Chifeng 024007 Inner Mongolia China) ZHANG Tao
Abstract: Through flue gas waste heat recovery device design caleulation of a 135 WM unit low - temperature flue gas waste heat recovery device is arranged on the unit ceiling fan outlet and thedesulfurization booster air inlet flue the device can be put into operation throughout the year withgood benefits in energy saving and environmental protection. At BMCR condition are calculated can recover the waste heat of flue gas of 6 MW the device can be for unit to increase direct ine 200.13 million yuan in the year water saving benefits 20. 57 million yuan every year; also indirectlyimprove the efficieney of desulfuration and dedusting reduce desulfurization power consumptions
Key words: Flue gas waste heat ; Low temperature heat exchanger; Energy saving and environmentalprotection
失，据统计目前在役机组排烟温度小于120℃机组约占6.9%，排烟温度120~150℃机组约占 72.4%，排烟温度大于150℃机组约占20.7%.大量余热未充分利用，降低锅炉烟气温度已成为锅炉节能的一个重要途径.因此，电站锅炉尾部烟气余热的回收利用受到广泛重视.
0引言
我国能源消费结构以煤炭为主，近年随着大的节能要求和巨大的环境压力，努力提高燃煤发 型燃煤火力发电机组的投用，针对目前日趋严格电机组效率、合理有效利用有限的煤炭资源是我国一项基本国策.
利用电站锅炉烟气余热加热凝结水是最直接易行，且节能效果较为显著的一种烟气余热利用方式之一.在国内，西安交通大学、华北电力大学、山东大学等单位较早开展了加装低温省煤器 利用锅炉烟气余热的相关研究-，并在长春第二热电厂、开封电厂、山东十里泉电厂等200MW及以下机组锅炉成功应用.在国外，德国科
也消耗全国近50%的燃煤和20%的工业水，所排 燃煤电厂提供了全国80%以上的电能，同时放SO、NO和CO分别约占全国总量的45%、50%和48%.排烟热损失是锅炉最大的热损
隆Nider-aussem褐煤电厂采用旁路烟道技术，把低温省煤器设置于空气预热器并联的旁路烟道中，利用多级烟水换热器充分降低排烟温度，在保 证空气预热器所需热量的前提下引入部分烟气到旁路烟道内加热锅炉给水，是目前报道的节能效果较好的在运行机组系统-.
组参数设计计算增设烟气余热利用系统装置后的 文中以北方某电站锅炉为研究对象，根据机性能，并具体闹述增加烟气余热回收系统带来的节能环保及经济效益情况.
1煤质分析及边界条件
1.1锅炉参数及煤质元素分析
文中以某电厂135MW机组为设计研究对象，机组为480t/h循环流化床锅炉，采用超高压参数中间再热机组设计，与150MW等级汽轮发电机组相匹配.锅炉及煤质参数见表1和表2.
锅炉容量和主要参数
表1
日 单位 BMCR 额定纯凝工况过热蒸汽最大连续蒸发量 480 458.3过热藻汽出口汽压 MPs 13.7 13.7过热满汽出口温度 540 540表2 给水湿度 247.8 245.2项目 符号 煤质参效 单位设计煤质校核煤质收到基碳 Car % 28.48 36.30收到基复 Har % 2.43 2.35收到基氧 Oar % 4.99 8.51收到基氮 收到基硫 Nar Sar % % 0.45 0.70 0.47 0.70收到基灰分 Aar % 52.65 26.39收到基水分 Mt = % 10.30 25.28干燥无灰基挥发份 Vdsf % 44.28 43.84收到基低位发热量Qoel r 收到基低位发热量Qmel keal/kg 299 10.73 13.21 3155MJ/kg
1.2排烟温度
根据电厂BMCR工况时，设计煤种、校核煤种及实际燃用煤种燃料量和排烟温度分别为：136.7、108.6、116. 3 t/h 132、135、136°℃;由数据 综合分析，确定135℃作为该机组烟气余热回收改造设计计算参考基准.
1.3烟气酸露点计算
炉尾部烟气酸露点，计算公式如下： 文中采取前苏联姻气酸露点计算公式计算锅
式中，为烟气酸露点，单位为℃；xow为烟气中水蒸汽分压（Po）下，水蒸汽冷凝温度，即水露点Qm，1000大卡（kcal/kg）热值下的燃料硫分；An ，单位为℃；Sn为燃料的折算硫分，Sn=103S为燃料的折算灰，An=103A_/Qmc，，1000大卡（kcal/kg）热值下的燃料灰分；a为飞灰占燃料灰分的份额，本计算取0.9.
公式（1）中水露点温度由经验公式计算：
= - 1. 210 2 8. 406 4yH o - 0. 474 9 o
0.010 42
公式（2）中，Ym为烟气中水蒸汽的份额.
气酸露点为99.6℃. 根据以上公式，带入数据计算可得：该电厂烟
为避免换热器本体及后续烟道设备低温腐蚀，低温换热器出口烟气温度应高于酸露点温度.
2低温换热器系统
2.1低温换热器型式
锅炉机组排烟余热的回收装置布置空间有限，还需控制烟气和水侧阻力对原有系统产生影响，因此余热回收装置受热面普遍采用扩展受热面.扩展受热面有螺旋翅片管和“H”型励片两种，经过反复比较并结合已经投运的运行情况，采 用“H”型助片管做受热面.它具有如下优势：
（1）结构紧凑：H型肋片管烟气换热器，在相同空间里所能布置的受热面积为光管的5~12倍，能在有限的空间里实现布置较多的受热面积， 满足余热回收对于受热面积的需要，利于尾部烟道空间较小的锅炉进行余热回收改造.
（2）抗磨损：H型鳍片管采用顺列布置，鳍片把空间分成若干小的区域，有均流作用，与采用错 列布置的光管、螺旋肋片、纵向鳍片烟气换热器相比，在相同情况下，磨损寿命高3-4倍.
（3）不积灰：由于鳍片焊在管子不易积灰的不易积灰. 两侧，面气流笔直地流动，气流方向不改变，鳍片
2.2低温换热器系统设计
文中在135MW机组尾部烟道加装一级低温换热器装置系统，低温换热器系统回收的姻气热结水.综合考虑烟气余热利用的边界条件，以及 量在供暖期加热热网回水，非供暖期加热低加凝尾部烟道可利用空间情况，设计在机组吸风机出口至脱硫增压风机入口烟道上安装H型鳍片管低温换热器.将低温换热器布置于除尘器之后， 可以较好的回避磨损的风险.换热器本体管材采
(1)
(2)
用ND钢，耐腐蚀性强，同时设计控制烟温大于烟气露点温度，人口水温在70℃，可以确保设备的可靠性.
（1）直接收益：在采暖季低温换热器回收的烟气余热直接用于供热，按照采暖期6个月，可多供热9.33万GJ/年，这个厂热价21.5元/GJ，供 暖增加收益200.6万元.非采暖季，低温换热器回收的烟气余热拟用于加热凝结水，排挤低加抽汽折算节约标煤976.68T，这个厂当地标准煤价300元/T，则节煤收益29.3万元.
方案系统图如图1所示.
（2）烟温降低后脱硫节水效益：进人吸收塔烟气温度降低，脱硫塔内烟气流速降低约10%，烟气在塔内停留时间延长，对脱硫效率提高，且烟气蒸发带走水量大幅减少，可节约工艺水量；经计 算该机组脱硫节水量可达12.1th，按工业中水价2元/吨计算，机组年利用小时数5000h，则年节水收益为12.1万元.
烟气流速降低，减少石膏、粉尘的携带量，也可增 从环保角度来看，进人脱硫塔烟气温度降低，加脱硫塔除尘效率.由于脱硫系统的水耗减少了，所以水泵的电耗相应降低.综上可知，烟湿的能环保效益. 降低减少了脱硫系统的运行费用，具有一定的节
图1低温换热器装置系统示意田
（1）采暖季系统运行：低温换热器本体设有进水口和出水口，采暖期时换热器进水口管路与 热网回水管路相连，经换热器加热后的热水通过管路送至热网首站与主管路热网水混合并供热，如此往复构成闭式循环，循环系统设有闭式循环泵驱动.
3结束语
综上可知，加装烟气余热回收装置对机组节能环保效益显著.设计将低温烟气余热回收装置布置于机组吸风机出口至脱硫增压风机入口烟道上，BMCR工况下回收烟气余热6MW，为机组增 加直接收益200.6万元/年，节水收益12.1万元/年；还间接提高脱硫除尘效率，降低脱硫电耗.
期运行管路关闭，同时打开低温换热器与板式换 （2）非采暖季系统运行：通过截止阔将采暖热器相连管路阀门，将低温换热器吸收的烟气余热通过板式换热器加热冷渣器回水，如此构成闭水通过板式换热器加热，加热后的热水回至3号 式循环.将板式换热器布置在汽机侧，冷渣器回低加出口凝结水管路.
参考文献
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BMCR工况下，低温换热器设计参数见表3.
表3 低温换热器设计参数
序号 项目 单位 数值1 烟气量 Nm/h 589 9402 进出口烟气温度 155/1283 平均烟气流速 m/s 9.44 5 进出口水温 循环水流量 70/105.56 烟气放热量 vh MW 6.2 1507 换热面积 m² 49008 烟气阻力 Pa 160
2.3低温换热器节能效果分析
从经济角度上分析，加装低温烟气余热回收装置可为135MW热电机组带来供暖、节煤及节水三方面经济效益.
