省煤器是鍋爐尾部低溫受熱面的重要換熱設(shè)備。省煤器的設(shè)計(jì)可以吸收低溫?zé)煔獾臒崃�，通過對(duì)流換熱的方式降低排煙溫度，提高鍋爐的效率，減少煤耗。省煤器的設(shè)計(jì)對(duì)給水進(jìn)行預(yù)熱，可以減少高造價(jià)的部分蒸發(fā)受熱面，提高進(jìn)入汽包的給水溫度，減小給水與鍋爐壁間的溫差，降低汽包的熱應(yīng)力。
1、鐵嶺發(fā)電廠300 MW機(jī)組鍋爐介紹
    鐵嶺發(fā)電廠鍋爐為哈爾濱鍋爐廠引進(jìn)美國(guó)CE公司技術(shù)，自行設(shè)計(jì)制造的亞臨界壓力、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐，采用單爐體負(fù)壓爐膛，倒U型布置，鍋爐型號(hào)為HG - 1021/18.2 - YM4。鍋爐主要技術(shù)參數(shù)見表1。
    在爐膛上部垂直布置輻射再熱器和分割屏過熱器、后屏過熱器。在爐膛出口水平煙道上依次布置后屏再熱器、末級(jí)再熱器和末級(jí)過熱器。在后部豎井中自上而下布置低溫立式過熱器、臥式過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器。
    省煤器布置在尾部豎井煙道中。作為低溫受熱面，布置在低溫過熱器下部，空預(yù)器上部，基本高度為6,128 m，順列逆流方式布置，采用光管模式，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒秸稈顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
2、問題的提出
    鐵嶺發(fā)電廠鍋爐總體運(yùn)行情況比較平穩(wěn)。由于實(shí)際應(yīng)用燃煤煤種偏離了原設(shè)計(jì)值較大，運(yùn)行工況發(fā)生了一些改變。最突出的問題是4臺(tái)鍋爐排煙溫度高于排煙溫度設(shè)計(jì)值20℃左右（排煙溫度設(shè)計(jì)值為138℃，實(shí)際運(yùn)行中一般為155～t65 cc，最高時(shí)溫度可達(dá)175℃）。
    在實(shí)際運(yùn)行過程中，煤質(zhì)的變化較大，按低位發(fā)熱量計(jì)算為13376～17 556 kj/kg，最低時(shí)可達(dá)3 000 kj/kg左右。對(duì)燃燒很不利，灰分加大，積灰和磨損加劇，容易造成鍋爐滅火、鍋爐管排爆管泄漏的事故發(fā)生。爐膛以及受熱面的對(duì)流和輻射效果變壞，鍋爐爐膛黑度增加，管壁積灰，換熱系數(shù)降低，導(dǎo)致鍋爐效率的降低。這種偏離設(shè)計(jì)值，會(huì)導(dǎo)致煙氣不能及時(shí)換熱，造成排煙溫度的升高。
3、省煤器優(yōu)化改造內(nèi)容
    省煤器改造的基本方案中提出了利用空氣預(yù)熱器受熱面?zhèn)溆酶叨然蚴∶浩魃喜康念A(yù)留空間增加1—1.5圈省煤器受熱面管排的改造方案。為了檢修方便，雖然上部空間符合安裝的要求，但建議在省煤器下部加裝管排，并在施工時(shí)充分考慮這一點(diǎn)。
    在優(yōu)化設(shè)計(jì)改造過程中，主要考慮到加裝省煤器管排的安全、經(jīng)濟(jì)、合理性，保證對(duì)原有設(shè)計(jì)不做太大的改動(dòng)，遵循原有的設(shè)計(jì)安裝技術(shù)，管子的模式、材質(zhì)、吊掛固定、布置方式、流通方向、節(jié)距選擇、防磨技術(shù)、除灰方式、運(yùn)行方式等保持不變。僅限定在加裝省煤器管排的優(yōu)化設(shè)計(jì)上，以達(dá)到降低排煙溫度的目的。
3.1省煤器改造的初步計(jì)算
    設(shè)計(jì)的基本參數(shù)：額定蒸發(fā)量1 021 t/h，主蒸汽壓力16.7 MPa．主蒸汽溫度540℃，環(huán)境溫度23℃，收到基低位發(fā)熱量為16 007 kj/kg，省煤器出口溫度為400 ℃，給水溫度為278.3℃。根據(jù)不同的煤質(zhì)情況確定改造設(shè)計(jì)的有效范圍。
    通過省煤器的初步設(shè)計(jì)計(jì)算，根據(jù)降低排煙溫度的目標(biāo)，確定管排加裝置，初步獲得改造設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上通過熱力計(jì)算確定設(shè)計(jì)參數(shù)。
    根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)煤種、蒸汽參數(shù)以及降低排煙溫度的目標(biāo)要求，結(jié)合目前鍋爐運(yùn)行情況，對(duì)鍋爐重新進(jìn)行了初步熱力計(jì)算比較，確定了在原有低溫過熱器下方（省煤器上部）和省煤器下部，增加1.5—2圈省煤器管圈，增加省煤器的受熱面。
    由于鍋爐的基本布置已經(jīng)確定，傳熱特性也基本相同，根據(jù)原理相似性來進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)（省煤器的煤氣出入口溫度為487.2/375℃，出人口水溫為278.3/311.4℃），確定實(shí)際運(yùn)行參數(shù)為省煤器出口煙溫400℃，入口水溫278.3℃。目標(biāo)叁數(shù)為實(shí)際運(yùn)行中分別降低排煙溫度10℃、15℃、20℃。經(jīng)過綜合比較確定為降低排煙溫度15℃。
    在熱力計(jì)算時(shí)，除增加省煤器受熱面外，其余幾何尺寸仍按原來鍋爐設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)。優(yōu)化設(shè)計(jì)改造中的鍋爐參數(shù)按現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行實(shí)際有關(guān)數(shù)據(jù)及試驗(yàn)結(jié)果作為計(jì)算依據(jù)。
    從鍋爐初步熱力計(jì)算結(jié)果可以看出，省煤器優(yōu)
化設(shè)計(jì)改造后，省煤器部位的煙氣速度在不同的工況下顯著降低，既保證了出口水溫，降低了排煙溫度，又減緩了尾部低溫受熱面和省煤器受熱面的磨損，減少低溫受熱面的泄漏發(fā)生，保證了低溫受熱面長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行。
3.2省煤器優(yōu)化設(shè)計(jì)改造
    本次系統(tǒng)改造的省煤器受熱面積約600 m2，使省煤器的吸熱量增加，確保在70%～100%鍋爐負(fù)荷下，保證排煙溫度在現(xiàn)有運(yùn)行條件下降低排煙溫度10℃，保證在各種負(fù)荷下低溫過熱器壁溫不超溫，給水流量、給水溫度循環(huán)倍率在允許范圍內(nèi)。
    在熱力計(jì)算時(shí)，除增加省煤器受熱面外，其余幾何尺寸仍按原來鍋爐設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)。改造中的鍋爐參數(shù)按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際有關(guān)數(shù)據(jù)及試驗(yàn)結(jié)果作為計(jì)算依據(jù)，在對(duì)100%鍋爐負(fù)荷滑壓計(jì)算中，省煤器流量按1021t/h計(jì)算，鍋爐設(shè)計(jì)改造重點(diǎn)按目前實(shí)際運(yùn)行的煤種（設(shè)計(jì)煤種）進(jìn)行鍋爐熱力計(jì)算。
    本次改造從省煤器上口取排管子向上部繞成蛇型管排354根，繞制管上標(biāo)高距低溫過熱器1.2 m。為防止受熱面的磨損，在蛇行管排的第1排管子的迎風(fēng)面布置有防磨蓋板。整個(gè)蛇形管排設(shè)置有兩排管夾，使蛇形管排排列整齊。省煤器受熱面的管子規(guī)格為∮42×5.5，材質(zhì)為20C。省煤器354根蛇形管，受熱面7099m2。本次改造中還應(yīng)該考慮人孔門及人孔門彎管方案。
    經(jīng)過鍋爐熱力計(jì)算的結(jié)果及實(shí)際運(yùn)行情況，最終制定具體改造方案為：在最下面省煤器管組增加一組新的省煤器，增加管圈為1.5圈，占改造后整個(gè)省煤器17%左右，重量約43 t，規(guī)格和材料同原來的省煤器相同，為∮42×5.5，20G，共計(jì)354根。此方案充分考慮了以下因索。
    a．機(jī)組運(yùn)行的安全性。增加省煤器，其出口水溫必須控制在遠(yuǎn)離汽化溫度的范圍(約364.1℃)。原設(shè)計(jì)水溫為311.4℃，增加省煤器后，其水溫增加約4.43℃，屬安全范圍。
    b．結(jié)構(gòu)的合理性。省煤器進(jìn)口集箱標(biāo)高為29 781mm，進(jìn)口集箱離省煤器水平受熱面最下組距離為2619 mm，增加1.5圈管子，需要空間高度為534 mm，仍然留有2 085 mm；從受力支架角度分析，增加省煤器（包括附件）重量?jī)H占低過+省煤器總重的27%左右，其荷重在安全范圍內(nèi)。
    c．施工、檢修方便。在空間上對(duì)施工及檢修不造成影響。
4、省煤器優(yōu)化設(shè)計(jì)改造的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)
    優(yōu)化改造后，在相同運(yùn)行工況下，排煙溫度明顯降低，鍋爐效率得到提高，發(fā)電煤耗得以降低。
    a．  改造后省煤器出口水溫平均升高4.4℃，排煙溫度平均降低15℃。
    b．  鐵嶺發(fā)電廠3號(hào)機(jī)組全年發(fā)電量18億kW-h。經(jīng)過計(jì)算排煙溫度降低15℃，發(fā)電煤耗降低2.64g/kW．h。全年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤4 752 t，按350元／t計(jì)算，年節(jié)約費(fèi)用160多萬元，15個(gè)月即可回收全部投資。
5、結(jié)束語(yǔ)
    該優(yōu)化改造降低了排煙溫度．提高了鍋爐效率。對(duì)尾部受熱面進(jìn)一步全面優(yōu)化，傳熱效果提高。實(shí)際運(yùn)行效果，在夏季300 MW時(shí)排煙溫度可以達(dá)到150℃，從而體現(xiàn)出改造的工程效果。
    通過鐵嶺發(fā)電廠3號(hào)鍋爐省煤器優(yōu)化設(shè)計(jì)改造的實(shí)際效果可以看出，安全與經(jīng)濟(jì)性十分明顯，改造工程的現(xiàn)實(shí)意義較大。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。