低温省煤器在HX150/13.7-Ⅱ1循环流化床锅炉上的应用
栏目:协会论文集 发布时间:2020-04-26

低温省煤器在HX150/13.7-1循环流化床锅炉上的应用

欧阳连燚  王大为

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#123锅炉分别于20174月、20173月和201810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#23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℃。

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(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100BMCR工况。

1 龙安热电#23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,201961-65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/h100t/h两个工况(运行参数见表1和表2),具体分析如下。

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



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=CPM(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=97.28kg/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=CPM(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=69.23kg/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

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

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

 

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℃。#13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SO2SO3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。

      

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