新型氟塑料低温省煤器在火电厂中的应用

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1、第36卷第12期华电技术Vol．36No．122014年12月HuadianTechnologyDec．2014新型氟塑料低温省煤器在火电厂中的应用王天堃(神华国能集团有限公司，北京100033)摘要:国内火电机组取消烟气换热器，造成烟气余热大量浪费，增设低温省煤器可有效利用余热，但面临受热面低温腐蚀严重的问题。以某660MW空冷机组燃煤锅炉为依托，研究了新型氟塑料材质低温省煤器的应用方案，在计算、分析及经济比较的基础上，给出了针对该机组的最佳方案。关键词:火电机组;烟气换热器;新型氟塑料;低温省煤器;余

2、热利用中图分类号:TK11+5文献标志码:B文章编号:1674－1951(2014)12－0020－030引言国内很多火电机组由于堵塞和腐蚀的原因取消了脱硫烟气换热器(GGH)，但造成了烟气余热的巨大浪费，而在燃煤锅炉尾部受热面增设低温省煤器是降低排烟温度的可行方案。低温省煤器所吸收的热量可用来加热凝结水或通过暖风器加热空气提高送风温度，减少低压加热器或者暖风器的抽汽量，增加汽轮机做功，提高机组效率，并可根据季节和煤质灵活调节排烟温度，其在国内已有较广泛的成功应用。燃煤锅炉最低排烟温度受到烟气露点限制，而

3、烟气露点不但取决于烟气含硫量，而且受烟气中水蒸气压力影响。锅炉尾部冷端受热面壁温低于烟气露点，会发生受热面结露、积灰、腐蚀损坏，影响锅炉稳定运行。已投运的大部分燃煤锅炉，低温省煤器壁温均低于烟气露点，因此，研究新型、高效、防腐的低温省煤器十分必要。本文以某660MW超临界空冷燃煤机组为例，分析新型氟塑料低温省煤器及其工程应用技术方案。1新型氟塑料低温省煤器国内外对各种材料的低温腐蚀特性做了大量研究，氟塑料被认为是一种理想的材质。新型氟塑料低温省煤器采用小直径薄壁软管，表面光滑不易结垢，具有极强的耐腐蚀性，

4、可有效防止低温酸腐蚀，最大限度地利用烟气余热，提高机组经济性。1．1物理化学特性氟塑料属化学惰性材料，具有良好的耐热性和耐寒性，是已知固体材料中表面自由能最低的材料之一，几乎所有材料都不能黏附在其表面，因此，氟收稿日期:2014－07－07;修回日期:2014－10－11塑料用作低温省煤器时管壁表面基本不结垢。同时，由于其表面分子对其他分子吸引力小，因而摩擦系数非常小，对流体产生的流动摩擦阻力也较小［1］。国内外研究结果表明，氟塑料管具备较强的承压和耐腐蚀能力，适用于低温省煤器中长期承压和腐蚀的工况。1

5、．2换热性能普通氟塑料的导热系数是金属的1/30～1/10，氟塑料低温省煤器所需的换热面积大约是金属换热器的3倍，导热热阻大是氟塑料的主要缺陷。氟塑料低温省煤器在设计上采用薄壁小直径管，采用大量小直径管密集排列技术，克服了氟塑料导热系数低的缺点，使其可在高腐蚀环境下取代金属低温省煤器。同时，由于其具有不黏附的特点，管壁内外均不易结垢，而金属换热器易结垢，运行一段时间后，二者传热系数差值缩小，长期运行具有优势［1］。2技术方案比较拟应用氟塑料低温省煤器的660MW燃煤空冷机组，在汽轮机最大连续出力(T－MC

6、Ｒ)工况下主要相关参数如下:设计背压，11kPa;七段抽汽压力0．078MPa、抽汽温度93．3℃，对应凝结水泵出口水温48℃;#7低压加热器(以下简称低加)出口水温，88．74℃;引风机后烟气温度(设计煤种)，123．4℃。2．1氟塑料低温省煤器应用方案从烟气余热回收利用角度考虑，如采用氟塑料低温省煤器直接换热方式，系统简单，无电耗，但占地比较大，无法在尾部烟道完全布置。为解决此问题，可采取以水为中间换热媒介的“热转移”系统［2］，主要有3种方式:加热凝结水、加热热网循环水、预热冷风(一次及二次风)。(

7、1)加热凝结水。提高全厂的热效率，降低煤耗，增加发电量。安装烟气回热加热器及水水换热第12期王天堃:新型氟塑料低温省煤器在火电厂中的应用·21·器，使烟气在闭式水和烟气回热加热器内进行热交换;吸收烟气余热后的闭式水进入水水换热器内与凝结水进行热交换，再将热量带入主凝结水系统。(2)加热热网循环水。替代(或部分替代)常规的热网加热器，节省了热网加热器的加热蒸汽量，增加了发电量。凝结水(或热网水)加热系统如图1所示。表1性能设计参数参数名称数值参数名称数值烟气流量/(t·h－1)2930．1闭式水出口温度/

8、℃88．8烟气进口温度/℃123．4闭式水进口温度/℃50．2烟气出口温度/℃95．6凝结水来水温度/℃48．0闭式水循环水流量/(t·h－1)500．0凝结水回水温度/℃86．0k=1，(1)(1+1)+δh1h2λ式中:h1，h2为管内、外换热系数;λ为管道导热系数;δ为管壁厚度。氟塑料低温省煤器的换热量Q=kAΔtm，(2)Δtmax－Δtmin图1凝结水(或热网水)加热系统Δtm=Δtmax，(3)(3)预热冷风