王曲电厂：锅炉空预器耦合热管换热器

项目案例简介

山西鲁晋王曲发电有限责任公司锅炉是三井巴布科克能源公司（Mitsui Babcock Energy Limited）生产的超临界参数变压运行直流锅炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。空预器为哈尔滨锅炉厂预热器有限公司提供的回转式空预器，型号为：32.0－VI（T）－1680－SMR。主、备电机型号为Y180L—6B3。换热元件分两端布置，热端与冷端高度分别是1000mm及900mm，冷端换热元件表面镀搪瓷。因硫酸氢氨堵塞空预器引起的差压升高已成为制约王曲公司安全经济环保运行的瓶颈，亟需对相关系统和设备进行优化改造。项目主要工作内容为在空预器下方烟风道内加装热管换热器，对烟风道进行扩容改造，并对二次风暖风器进行更换或移位改造。通过在空预器下方加装热管换热器，提高空预器空气侧入口温度、出口烟气温度，进而达到提高空预器冷端综合温度，有效降缓解空预器硫酸氢铵堵塞，降低空预器阻力的目的。

案例专题：2024年热电产业绿色低碳科技创新优秀案例汇编

选送单位：山西鲁晋王曲发电有限责任公司 

主要创新点概述

空气预热器是锅炉的重要组成部分，其对于锅炉的稳定经济运行具有十分重要的现实意义。随着环保指标控制日益严格，特别是近年来实施超低排放、近零排放以来，脱硝系统运行压力增大，脱硝装置后硫酸氢氨聚集造成空气预热器堵塞的情况日益显露，特别是近年来随着燃煤成本的升高，经济煤种的掺配成为常态，由于大量掺烧高硫高灰低热值煤，硫酸氢铵引起空预器堵塞的问题尤其突出，已成为制约锅炉安全经济运行的首要问题。

空预器差压上升后，整个风烟系统阻力升高，导致送、引、一次风机运行电流大幅上升，厂用电率增加。同时还使排烟温度升高，锅炉效率降低，空预器堵塞严重时还容易造成风机失速，引起安全生产事故。目前为了应对硫酸氢铵堵塞空预器的问题，许多燃煤机组开始尝试空预器转子整体或局部升温技术来控制硫酸氢钠，效果明显，但同时人为抬升空预器温度又带来排烟温度升高，锅炉效率降低的问题，因此在空预器后耦合烟气预热利用技术开始应用，在解决空预器本体堵塞的同时可保证锅炉效率。

接在空预器正下方烟风道内布置热管换热器，将烟气的热量通过热管内换热介质直接传递至一二次风侧，通过热量的转移，在降低锅炉排烟温度的同时达到提高空预器入口风温进而提高空预器整体温度目的 。热管换热器本身靠工质的蒸发和凝结进行换热，本身无需外在动力装置，另外热管布置在烟风道内，每根热管均为独立的一个工作单元，单一热管磨损后不影响系统整体运行，更换时也无需大批量更换，后期维护成本低，运行可靠性高，同时热管换热器为光管结构，管间本身间距大，容易通过吹灰方式去除管子上附着的硫酸氢铵。

空预器后加装热管换热器工艺原理图

应用情况及可推广前景简述

（1）降低排烟温度。利用热管换热器加热空预器入口风温，在保护空预器的同时降低了除尘器入口的烟气温度。夏季机组额定负荷时锅炉空预器出口烟气温度≮161℃时，热管换热器出口烟温≯130℃。冬季机组额定负荷时，投运二次风暖风器后，空预器出口烟气温度≮161℃时，热管换热器出口烟温≯130℃。

（2）减轻空预器硫酸氢铵堵塞。减少硫酸氢氨堵塞影响，进一步提高燃煤硫分的瓶颈消除，燃料成本可进步降低，公司盈利能力提升。

（3）减少空预器吹灰频次。蒸汽吹灰投运次数减少后节省蒸汽量约。

推广：可根据燃煤机组的实际情况结合本成果对机组进行锅炉空预器耦合热管换热器，达到降低排烟温度和减轻空预器硫酸氢铵堵塞目的。

经济效益及社会效益情况

1直接经济收益（单台锅炉测算）

1.1降低排烟温度的收益

利用热管换热器加热空预器入口风温，在保护空预器的同时降低了除尘器入口的烟气温度，换热器将空预器出口的烟温从161℃降低到130℃，直接降低煤耗4.8gkwh，根据2022年机组平均发电量26亿度计算，高负荷时间段占比约1/4，可节约标煤3120吨，标煤价格按照911元/t计算，可节约成本284万元。

烟温降低，脱硫塔蒸发量降低，还可降低脱硫塔中的耗水量，按照31.7t/h经验值计算，水费按照4元/吨计算，可节省脱硫工艺用水54万元。

另外排烟温度降低，还可提高电除尘效率，同时烟气体积流量减少，还可减少引风机功耗。

1.2减轻空预器硫酸氢铵堵塞的收益

2023年3月7日至5月4日，因空预器堵塞引起三大风机耗电量增加幅度达到21%，项目实施后，能够有效缓解空预器的堵塞情况，按照节电量10%考虑，依据2022年全年三大风机耗电量4855万度，减少耗电量485.5万度，按照0.4元的电价计算，节约电费194.2万。

1.3减少空预器吹灰频次的收益

空预器进行防堵灰改造后，蒸汽吹灰投运次数由原来的一天6次，改造后一天1次，只吹冷端，节省蒸汽量约25t/天左右；蒸汽吹灰蒸汽参数为300℃，压力为1.0MPa，查表得，该参数条件下蒸汽焓为3052kJ/kg，按蒸汽回汽轮机做功效率0.21计算，年可节约标煤105t左右，标煤价格按照911元/t计算，每年增加经济收益9.6万元。

1.4检修节约费用

因空预器差压高的问题，基本每次机组停备或检修都需要对空预器开展水冲洗工作，单机冲洗4次，每次冲洗费用12万，每年单机冲洗费用节约48万。

综上所述，每年直接收益可达到589.8万元。

2间接成本收益

2.1人工维护成本降低，项目实施后，空预器堵塞问题缓解，人员日常巡检、操作及维护的强度大幅降低。

2.2为公司进一步掺烧高硫高灰低热值煤奠定基础。项目实施后，硫酸氢氨堵塞影响进一步提高燃煤硫分的瓶颈消除，燃料成本可进步降低，公司盈利能力提升。

项目案例获专利及奖励情况

2024年3月15日国家能源集团山西电力有限公司、山西鲁晋王曲发电有限责任公司向国家知识产权局申请专利“烟气处理系统”，2024年11月1日实用新型专利授权，专利号ZL202420513045.8。本专利采用热管换热器耦合空预器技术，该种技术的主要思路是在回转式空预器正下方布置热管换热器，将烟气的热量直接传递至一二次风侧，通过热量的转移，抬高回转式空预器整体温度。硫酸氢铵在150到206℃之间是粘稠状液体，很容易黏在回转式空预器蓄热元件表面，再粘结上烟气中的飞灰后造成回转式空预器蓄热元件之间的通道堵塞。当回转式空预器转子温度提升至硫酸氢铵结露点以上时，硫酸氢铵本身呈气态，因此不会造成回转式空预器蓄热元件积灰以及堵塞。

选送单位简介：

山西鲁晋王曲发电有限责任公司位于山西省潞城区史坊村境内，距潞城区1.5km，距长治市18km。电厂南邻309国道，南侧3km有邯长铁路由东向西穿过，西侧5km 有太焦铁路由北向南穿过。一期工程安装两台600MW超临界燃煤湿冷汽轮发电机组，电力通过500kV输电线路送入华北电网。一期工程项目由Japan Bank for International Cooperation（JBIC）贷款建设。其主要设备供货情况为：锅炉由三井巴布科克能源公司设计生产，汽轮机、发电机由日立/东方电气集团联合体设计生产。