恒温省煤器.pdf

恒温省煤器，包括省煤器本体，省煤器本体外接下降管形成闭式循环，且在循环管路上设置有外置换热器，下降管中采用水作为循环介质时，所述外置换热器上设置真空泵将运行压力调控在5-8万Pa之间，省煤器本体壁温保持在80-95℃之间，下降管中也可直接采用乙醇作为循环介质，本发明省煤器的壁温恒定保持在80-95℃之间，不发生低温腐蚀，受热面内工质流速低，阻力小，不需管道泵；设计烟气流速低于7m/s，受热面磨损速率低；烟气温度降低，飞灰比电阻降低，袋除尘器比集尘面积提高，电和袋的除尘效率均得以提高，烟气余热用于加热热网水、冷风和凝结水，余热得到了充分的利用，经济性显著提高。

权利要求书
1.  恒温省煤器，包括省煤器本体(1)，其特征在于，省煤器本体(1) 外接下降管(2)形成闭式循环，且在循环管路上设置有外置换热器(3)， 外置换热器(3)上设置有真空泵(4)。

2.  根据权利要求1所述恒温省煤器，其特征在于，所述循环管路上不需 设置管道泵。

3.  根据权利要求1或2所述恒温省煤器，其特征在于，所述下降管(2) 中采用水作为循环介质，所述外置换热器(3)上设置真空泵(4)将运行压 力调控在5-8万Pa之间，省煤器本体(1)壁温保持高于酸露点10-15℃以上。

4.  根据权利要求3所述恒温省煤器，其特征在于，所述省煤器本体(1) 壁温保持在80-95℃之间。

5.  根据权利要求3所述恒温省煤器，其特征在于，所述酸露点根据燃用 煤种和实际测试SO3含量计算得到。

6.  恒温省煤器，包括省煤器本体(1)，其特征在于，省煤器本体(1) 外接下降管(2)形成闭式循环，且在循环管路上设置有外置换热器(3)。

7.  根据权利要求6所述恒温省煤器，其特征在于，所述下降管(2)中 采用乙醇作为循环介质。

8.  根据权利要求1或6所述恒温省煤器，其特征在于，所述省煤器本体 (1)的受热面采用螺旋翅片管，水平或竖直布置。

9.  根据权利要求7所述恒温省煤器，其特征在于，所述螺旋翅片管在烟 气进入的前几排选用不锈钢，其余选用普通碳钢。

说明书恒温省煤器
技术领域
本发明属于火电行业烟气余热利用技术，特别涉及一种恒温省煤器。
背景技术
由于燃用煤种变化及空预器漏风等因素的影响，燃煤电厂锅炉排烟温度 往往高于设计值，为烟气余热利用提供了空间。
为响应国家节能环保政策，烟气温度需要降低到90℃左右，一方面尽可 能回收烟气余热，另一方面降低飞灰比电阻，提高袋除尘比集尘面积，提高 除尘效率，形成低温除尘技术。
按照经验排烟温度每上升10℃，锅炉效率下降约0.5％，标准煤耗上升 约2g/(kWh)。烟气冷却工质一般为水，烟气余热用于加热的工质可分为三 种形式：热网循环水，一二次冷风和凝结水。
目前，燃煤电厂解决排烟温度高，一般采用的技术方案有高温省煤器和 低温省煤器。
高温省煤器一般布置在空预器前，直接加热锅炉给水，烟气余热利用效 率最高，实际项目改造中受限于尾部烟道空间及排烟温度，高温省煤器的布 置需综合计算空预器运行工况，防止空预器冷段发生低温腐蚀。因此，一般 排烟温度在200℃以上时，建议采用高温省煤器。
低温省煤器一般布置在空预器后，实际项目改造中空间足够。按循环形 式分为开式循环和闭式循环，无论什么循环形式，低温省煤器的入口水温一 般为70-85℃，出口水温一般设计为120-130℃，受热面壁温随之升高。
低温省煤器的缺点是：
(1)逆流布置，换热温差小；
(2)入口水温(70-85℃)低，实际运行时，随负荷和煤种变化，入口 水温调控难，存在低温段低温腐蚀的风险；
(3)为防止低温腐蚀，受热面材质要选为镍基ND钢，材料成本高，且 未从根本上解决低温腐蚀的问题；
(4)开式循环水量大，对于供热机组存在凝结水量不足的问题，闭式循 环存在循环水泵功率大，运行电耗高的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种恒温省煤器， 受热面壁温恒定保持在80-95℃之间某一个数值，从设计源头上防止省煤器 发生低温腐蚀，从而避免常规省煤器出现的上述问题，一般烟气温度降低到 110℃以下时，飞灰比电阻下降明显，电除尘效率提高，对于减少锅炉排烟热 损失，提高锅炉除尘效率和设备可靠性具有重大意义；更重要的是烟气余热 得以充分利用，利用的途径十分广泛，可用于加热凝结水、热网循环水、冷 风等，还可增加供暖面积，社会效益和经济效益双收益，市场应用前景广阔。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
恒温省煤器，包括省煤器本体1，省煤器本体1外接下降管2形成闭式 循环，且在循环管路上设置有外置换热器3，外置换热器3上设置有真空泵4。
该情况下，所述循环管路上不需设置管道泵，下降管2中采用水作为循 环介质，所述外置换热器3上设置真空泵4将运行压力调控在5-8万Pa之间， 省煤器本体1壁温保持高于酸露点10-15℃以上，所述酸露点根据燃用煤种 和实际测试SO3含量计算得到。
所述省煤器本体1壁温保持在80-95℃之间。
恒温省煤器的另一种形式，包括省煤器本体1，其特征在于，省煤器本 体1外接下降管2形成闭式循环，且在循环管路上设置有外置换热器3。即， 不再需要设置真空泵4
该情况下，所述下降管2中采用乙醇作为循环介质。
本发明所述省煤器本体1的受热面采用螺旋翅片管，水平或竖直布置， 所述螺旋翅片管在烟气进入的前几排选用不锈钢，其余选用普通碳钢。
与现有技术相比，本发明省煤器的壁温恒定保持在80-95℃之间，不发 生低温腐蚀，且受热面内工质流速低，阻力小，不需设置管道泵，设计烟速 低于7m/s，受热面磨损速率低，设备可靠性提高，烟气余热得到了充分的利 用。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图。
图2是本发明实施例二的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
实施例一
如图1所示，恒温省煤器，包括省煤器本体1，省煤器本体1外接下降 管2形成闭式循环，且在循环管路上设置有外置换热器3和真空泵4。本实 施例中，水作为循环介质，循环方式为闭式循环，系统设置闭式循环水泵和 外置换热器3，在外置换热器3上部设置真空泵4，通过真空泵4将系统压力 调整到5-8万Pa，省煤器本体1壁温保持在80-95℃之间。保证任何一点壁 温高于酸露点10-15℃以上，而不发生低温腐蚀，外置换热器可以用来加热 冷风、热网循环水、凝结水等。
本实施例采用水作为循环介质，通过真空泵将闭式系统运行压力调控在 5-8万Pa之间，从而实现恒定壁温。
实施例二
如图2所示，恒温省煤器，包括省煤器本体1，省煤器本体1外接下降 管2形成闭式循环，且在循环管路上设置有外置换热器3。乙醇作为循环介 质，循环方式为闭式循环，外置换热器3上部无需布置真空泵，系统运行压 力为常压，乙醇在常压下的汽化温度为83℃，因此省煤器本体1壁温保持在 83℃，外循环系统需要配置循环水泵，外接冷却水与乙醇介质吸收的热量进 行换热，达到烟气余热利用的目的。
本实施例采用汽化温度低的循环介质，如乙醇，其常压汽化温度为83℃， 从而实现恒定壁温。
本发明恒温省煤器受热面可采用螺旋翅片管，水平、竖直布置均可，材 料可使用普通碳钢管，可保证较低的成本。设计过程中，应首先根据燃用煤 种和实际测试SO3含量，计算酸露点，依据壁温大于酸露点10-15℃的标准， 设计恒定壁温的省煤器，使得运行期间始终不发生低温腐蚀。
本发明恒温省煤器布置于空气预热器之后，相比较常规低温省煤器，其 具有恒定的壁温，恒定壁温实现的方法有两种，即上述实施例一和实施例二， 最终达到烟气温度降低到90℃左右的目的。
本发明的创造性：
新颁布的环保标准要求所有的火电机组烟尘排放低于20mg/Nm3，重点 地区烟尘排放低于5mg/Nm3。采用湿式电除尘是一种可行方案，替代方案还 有建设低低温电除尘技术，再接湿法脱硫，也可将烟尘浓度降低到 3-10mg/Nm3，低低温电除尘技术要求排烟温度降低到90℃左右，因此，烟气 余热利用设备的可靠性至关重要，常规低温省煤器在运行中存在很多问题， 如低温腐蚀、堵灰和泄露等，经常造成省煤器停运，要解决好省煤器的长周 期可靠运行问题是低低温技术的关键。本发明恒温省煤器就是解决了这项关 键技术的发明。
以300MW机组为计，常规低温省煤器为防止低温腐蚀、磨损等，受热 面材质选用镍基ND耐腐蚀钢，受热面直接成本约700万元，而本发明的恒 温省煤器具有恒定的壁温控制能力，由此受热面采用普通碳钢，受热面直接 成本约节省100万元以上。
为拓展烟气余热利用的途径，自然循环的热量由外置换热器与其他工质 换热，由于系统为自然循环，节省了强制循环的循环水泵，运行电耗低，运 行及维护成本约节省1/6。运行成本低，经济效益显著。
结构设计过程中，涉及如下两方面问题：
(1)系统运行压力调整
采用水作为循环介质时，调整系统运行压力是本发明的主要特点之一， 真空泵可以将压力调整到5-8万Pa之间，当压力为5万Pa时，对应的汽化 温度为80℃，当压力为8万Pa时，汽化温度为95℃，在80-95℃之间可调， 应用范围广。
当采用乙醇作为循环介质时，常压运行，乙醇的汽化温度为83℃，也可 以保证受热面不发生低温腐蚀，且不需布置真空泵。
(2)循环介质选用
系统为闭式循环，因此，循环介质可以选择，本发明选择了自然界常见 的水和乙醇。
因此，其施工过程中，首先应进行水动力计算，其次是选择冷却介质， 常选的介质分为水和乙醇，最后根据设计需要，确定冷却介质和需要达到的 排烟温度，进而确定系统运行压力和壁温，设计的壁温需要高于烟气酸露点 10-15℃以上，保证永不发生低温腐蚀。
省煤器材质选用普通碳钢，为防止烟气流动前部受热面磨损，前几排又 可设计成不锈钢管。