低温省煤器:火电厂节能降耗的关键技术
低温省煤器:火电厂节能降耗的关键技术
在火力发电厂中,低温省煤器作为关键的节能设备,通过回收锅炉尾部烟气余热,显著提升能源利用效率。其核心作用在于降低排烟温度,减少煤炭消耗,从而实现节能减排的目标。
工作原理与结构设计
低温省煤器主要采用管式换热器的形式,通过增大换热面积来提高传热效率。换热面积的计算公式为:
[ F = N \pi d L ]
其中,(F)为换热面积,(N)为换热管根数,(d)为换热管外径,(L)为管束有效长度。
为了提高换热效率,通常会在换热管表面增加翅片,形成翅片管。目前常用的两种翅片管形式是螺旋翅片管和H型翅片管。螺旋翅片管制作效率高、造价低,适用于低尘环境;H型翅片管虽然制作效率略低、造价较高,但更易于清灰、耐磨损,适合高尘环境。
节能效果与经济效益
以某300MW发电机组为例,加装低温省煤器后,年节约发电煤耗可达2426吨标准煤,年经济效益达195万元。具体节能效果如下:
- 降低发电煤耗:1.9g/(kW·h)
- 引风机增加功率折算煤耗:0.4g/(kW·h)
- 增压水泵增加功率折算煤耗:0.03g/(kW·h)
- 总计降低发电煤耗:1.47g/(kW·h)
最新研究进展
当前,低温省煤器的研究主要集中在新材料应用、优化设计和系统布置方式三个方面。
新材料应用:采用ND钢等耐酸腐蚀材料,提高设备的耐久性。同时,通过优化分水系数,控制进入低温省煤器的凝结水温度,避免低温腐蚀。
优化设计:通过优化换热管结构,如采用螺旋翅片管或H型翅片管,提高换热效率。同时,设置吹灰系统,减少积灰,保持换热效果。
系统布置方式:低温省煤器可布置在除尘器前、脱硫塔前或采用串联两级设置。其中,脱硫塔前布置方式最为常见,既能充分利用烟气余热,又不会对引风机等设备造成低温腐蚀。
应用案例
某火电厂在300MW发电机组上加装低温省煤器,设计进口烟气温度为135℃,出口烟气温度降至92℃左右。系统从8号低加入口取水,经烟气冷却器加热后回6号低加入口。为防止低温腐蚀,系统设置热水再循环,混水温度控制在70℃。实际运行结果表明,加装低温省煤器后,年节约发电煤耗2426吨标准煤,年经济效益达195万元。
未来展望
随着国家对节能减排要求的不断提高,低温省煤器技术将向更高效率、更低排放方向发展。未来的研究重点将集中在开发新型高效换热材料、优化系统集成设计、以及与碳捕捉和封存技术(CCS)的结合,以实现更大幅度的节能降碳目标。
低温省煤器作为火电厂节能降耗的关键设备,通过科学的设计和优化,不仅能够有效回收烟气余热,降低煤炭消耗,还能显著提升火电厂的整体热经济性,为实现“双碳”目标提供有力支持。