燃煤电厂低低温省煤器MGGH改造工程关键技术问题

5烟气余热回收换热器布置位置

通常，烟气冷却位置有两种，一是空气预热器之后电除尘之前，另外一个是电除尘之后，脱硫塔之前。放在电除尘之前的优点是可以把排烟温度在引风机之前降下来，减小烟气量10%左右，可以解决引风机出力问题，同时抵消烟气侧阻力增加造成的厂用电增加。

另外放在除尘器前可以降低烟气温度，降低灰的比电阻，提高除尘器效率，减少除尘器的改造费用。通常，当灰尘的比电阻超过1010Ω˙cm时，电除尘器的性能就随比电阻的增加而下降（图6）。主要是由于比电阻过高，容易形成反电晕现象，使电除尘器的效率降低。

图6除尘效率与比电阻的关系

在不考虑烟气中硫酸蒸汽影响的情况下，飞灰的导电有表面导电和体积导电2种机理。表面导电体现了颗粒表面状态和烟气中水分的贡献，体积导电则取决于飞灰颗粒的成分。温度较低(150℃～180℃以下)时，飞灰比电阻以表面导电机理为主，当温度较高(150℃～180℃以上)时，则以体积导电为主。所以，飞灰比电阻是表面比电阻和体积比电阻的合成。

比电阻与温度的关系，一般如图7所示，有2个极值点。其原因是，当温度较低(60℃以下)时，烟气中的水分子均匀分布于飞灰颗粒内部。当颗粒温度升高时，内部水分子开始向外蒸发扩散，在颗粒表面形成一层液膜，飞灰比电阻明显下降，并在温度60℃～100℃范围内出现最低值。当温度继续升高，颗粒表面的液态水分开始汽化，飞灰比电阻急剧上升。根据不同研究结果，飞灰颗粒中的水分在150℃～200℃范围内才能挥发殆尽。此后随温度再升高时，体积导电机理起主导作用。由于飞灰颗粒属非晶体结构，随温度升高，其活化程度不断增大，颗粒内部的电子或离子导电过程加剧，比电阻急剧下降。峰值比电阻处于温度150℃～180℃或150℃～200℃的范围。

图7比电阻与烟温的关系

在实际运行中，电除尘器入口温度降低（低于120℃），粉尘表面吸附水蒸汽和其他化学导电物质，形成一层导电薄膜，比电阻值降低。电除尘器入口温度升高（高于130℃），导电能力增加，比电阻值下降（图8）。

图8电厂实测比电阻随温度的变化

因此，在除尘器前烟道布置烟气冷却器把排烟温度降低到一定温度，可以提高静电除尘器效率，降低除尘改造的费用。但是，换热器布置在在电除尘之前，烟气含灰量大，受热面磨损严重，必须考虑采用耐磨材料和防磨措施。另外，由于排烟温度的降低使得烟气含尘量水分增加，灰尘容易粘结在阴极线和阳极板上，不容易振打下来。如果电除尘器内温度长期低于烟气露点温度，不但造成除尘效率下降，更会对电除尘器及尾部烟道造成严重腐蚀。

放在引风机之后烟道，烟气含灰量较小，受热面磨损问题基本可以忽略，不用考虑电除尘和引风机叶片的腐蚀问题。

两种布置方案在国内都有成功应用的经验，根据华能达拉特发电厂四期机组的实际情况，需要降低除尘器前温度，保护除尘器。空预器到除尘器之间的烟道也有足够的空间，因此，建议烟气余热回收系统布置在电除尘前的水平烟道上。

6排烟温度降低程度

排烟温度的降低主要从低温腐蚀、工程经济性和电除尘器效率三个方面进行考虑。通常认为，高于酸露点运行是安全的。另外要考虑到，进一步降低排烟温度需要付出的代价较高，一方面会增加换热器成本，同时会增加换热器阻力，造成厂用电的增加。

根据现有的设计煤种计算得到的酸露点为：104.3℃，排烟温度按91℃和120℃进行设计，保证了一定的传热温压，经济性较好。同时充分降低烟尘的比电阻，提高除尘效率，降低除尘器改造费用。

7烟气流速的选择

烟气流速的选择主要考虑两个方面，一个是受热面的磨损，另外一个是烟气侧阻力。受热面磨损与烟速的3.3次方成正比，而烟气侧阻力与烟速的平方成正比。实际计算表明，烟气流速大于10m/s以后，烟气侧阻力急剧增大。但是烟速太低，换热系数会较小，换热器面积过大。

烟速越高，传热系数越大，烟气余热回收系统重量越小。考虑到烟速的变化并非只是单纯影响换热系数，过高的烟气流速会增加烟风阻力，同时管束磨损加剧。综合考虑电厂的实际情况，烟速宜控制在10m/s以内。

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