莊博 郭建

摘 要：文章對采用煙氣-水形式煙氣換熱器的600MW火力發(fā)電機(jī)組煙氣余熱回收裝置的系統(tǒng)擬定、可行性及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：600MW；火力發(fā)電機(jī)組；煙氣余熱回收

1 概述

對于燃煤機(jī)組，為減少二氧化硫的排放機(jī)組多采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，此工藝脫硫煙氣系統(tǒng)有設(shè)置GGH和不設(shè)置GGH兩種。對于安裝GGH的煙氣系統(tǒng)，高溫的原煙氣將用于加熱吸收塔出口的低溫凈煙氣，過低溫度的原煙氣將不利于GGH加熱凈煙氣，也將加大GGH的設(shè)備投資，因此對于加裝GGH后的煙氣系統(tǒng)基本不具備加裝煙氣換熱器的條件，而對于不設(shè)GGH的煙氣系統(tǒng)則為加裝煙氣換熱器創(chuàng)造了有利條件。在濕法脫硫中，煙氣要經(jīng)噴淋、脫硫等工藝，從入口的130～140℃左右最終降低到50℃左右從脫硫系統(tǒng)排出，這一工藝過程需消耗大量的冷卻水，采用煙氣回收裝置降低煙溫后，可節(jié)省大量噴水。

本研究主要對采用煙氣-水形式煙氣換熱器的火電600MW凝汽式機(jī)組煙氣余熱回收裝置的系統(tǒng)的擬定、可行性及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行研究。

2 煙氣余熱回收裝置系統(tǒng)設(shè)計

凝汽式機(jī)組吸熱介質(zhì)采用凝結(jié)水，根據(jù)機(jī)組熱平衡計算來確定凝結(jié)水引出點，一般在7號低加后引出，經(jīng)加熱后再進(jìn)入5號低加入口。以國內(nèi)某600MW凝汽式機(jī)組為例，其系統(tǒng)設(shè)置如下：

在引風(fēng)機(jī)出口設(shè)置煙氣換熱器，煙氣換熱器由2部分組成，一部分加熱凝結(jié)水，凝結(jié)水自7號低加出口引出，加熱后匯入5號低加入口。另一部分加熱生活熱水。

水側(cè)：凝結(jié)水部分進(jìn)水溫度60℃，出水溫度114℃。生活水部分進(jìn)水溫度10℃，出水溫度80℃。

煙氣側(cè)：一進(jìn)口煙溫140℃，出口煙溫104℃。

因其進(jìn)水溫度均已低于煙氣酸露點，因此均通過再循環(huán)閥及循環(huán)泵使其進(jìn)入煙氣換熱器的水溫達(dá)到了65℃以上。

3 煙氣余熱回收裝置的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

3.1 600MW及以上凝汽式機(jī)組

設(shè)計原則是：

煙氣換熱器進(jìn)水溫度等于煙氣酸露點。

煙氣換熱器后的排煙溫度按高于煙氣酸露點10℃設(shè)計。

回收的熱量用于加熱6號低壓加熱器入口凝結(jié)水，加熱后的凝結(jié)水并入6號低壓加熱器的出口。

按此方案設(shè)計，因?qū)嶋H運行時煙氣換熱器的換熱管內(nèi)外壁存在約2～5℃的換熱溫差，當(dāng)?shù)扔跓煔馑崧饵c的水介質(zhì)進(jìn)入煙氣換熱器時換熱器的管壁溫度將高于煙氣酸露點。換熱器后的排煙溫度按高于煙氣酸露點10℃設(shè)計，因此設(shè)計保證了換熱器管壁及換熱器后的排煙溫度均高于煙氣酸露點，降低了煙氣對換熱器及換熱器后煙道的腐蝕性，但機(jī)組在各工況的煙氣的溫降相對較低，可回收的熱量有限。

煙氣換熱器的形式采用H型高頻翅片管，材料為ND鋼，換熱管管壁的厚度不低于4mm，按換熱管年腐蝕速率2%，換熱管的使用壽命可以達(dá)到10年。

為提高煙氣換熱器的換熱效率及防止堵灰，煙氣換熱器設(shè)有蒸汽吹灰器；為有效控制煙氣的低溫腐蝕，換熱器管道表面設(shè)壁溫在線監(jiān)測系統(tǒng)。

3.2 各種回收系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析

設(shè)置煙氣余熱回收系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析主要考慮的因素有：

3.2.1 機(jī)組年利用小時數(shù)及負(fù)荷率因素

設(shè)置煙氣余熱回收系統(tǒng)節(jié)省燃料量的多少與煙氣余熱回收系統(tǒng)的設(shè)置、機(jī)組年利用小時數(shù)、機(jī)組運行負(fù)荷率的大小密切相關(guān)。本專題研究以機(jī)組不同的年利用小時數(shù)情況進(jìn)行分析，以便明確機(jī)組設(shè)置煙氣換熱器的盈虧平衡點、投資回收年限等。機(jī)組在全年不同負(fù)荷率運行所占比例分配如下：

TRL工況占全年總運行時間的15%；

85%THA工況占全年總運行時間的35%；

75%THA工況占全年總運行時間的50%。

3.2.2 設(shè)置煙氣余熱回收系統(tǒng)的收益

節(jié)約了燃煤成本；

節(jié)省了脫硫系統(tǒng)吸收塔水耗的補(bǔ)水量。

3.2.3 設(shè)置煙氣余熱回收系統(tǒng)增加的成本

增加了設(shè)備初投資；

煙風(fēng)道阻力增加致使增加了引風(fēng)機(jī)電耗，增加了廠用電量；

設(shè)置熱水循環(huán)水泵，增加了廠用電量；

增加了機(jī)組的運行維護(hù)費用。

3.3 機(jī)組年利用5500h的經(jīng)濟(jì)分析

通過燃燒計算得出的機(jī)組在不同負(fù)荷時鍋爐的排煙量及排煙溫度，并結(jié)合各設(shè)計方案最終的排煙溫度可以計算得出各工況煙氣余熱回收的熱量，將各工況回收的熱量及各方案的加熱凝結(jié)水的設(shè)置情況提交汽輪機(jī)廠計算就可以得出的安裝煙氣換熱器后汽機(jī)的熱平衡圖，對比安裝煙氣換熱器前后的熱平衡圖就可以計算得出各個方案及工況下機(jī)組節(jié)省的發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗，結(jié)合機(jī)組全年利用小時數(shù)及全年負(fù)荷分配情況從而計算出機(jī)組全年節(jié)省的標(biāo)準(zhǔn)煤噸數(shù)。

1×660MW發(fā)電機(jī)組的年利用小時數(shù)按5500h計，機(jī)組年負(fù)荷分配按上節(jié)要求則機(jī)組全年總的機(jī)組運行時間為6687h。各方案綜合經(jīng)濟(jì)效益對比表如表1。

表1

因換熱器后排煙溫度高達(dá)107℃，鍋爐排煙溫度降低的較少、回收的熱量相對有限，因此年節(jié)省的標(biāo)煤量較少，設(shè)備投資回收的年限已經(jīng)大于機(jī)組的壽命因此盡管此方案具有煙氣換熱器抗腐蝕性能好的特點但不適于本工程安裝。

4 結(jié)束語

（1）基于現(xiàn)階段廠家提供的設(shè)備報價和假定爐型鍋爐廠提供的排煙溫度，安裝煙氣余熱回收系統(tǒng)在機(jī)組年利用5500h，系統(tǒng)設(shè)計方案情況下設(shè)備靜態(tài)回收周期為15.89年，小于煙氣換熱器的設(shè)計壽命。

（2）機(jī)組年利用時間的多少及運行負(fù)荷的大小直接影響到煙氣余熱回收系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，機(jī)組年利用小時數(shù)越少、負(fù)荷越低則經(jīng)濟(jì)性越差。