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論鍋爐煙氣余熱在供熱上的綜合利用

2017-01-05 09:50:11田曉龍卜心明張雷
內(nèi)蒙古教育·職教版 2016年11期
關(guān)鍵詞:余熱利用供熱煙氣

田曉龍 卜心明 張雷

摘 要:近幾年,鍋爐煙氣余熱改造在全國各地開始普遍應(yīng)用,主要采用單介質(zhì)方案,回收的煙氣余熱以用于機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)的凝結(jié)水加熱為主。該技術(shù)路線,排擠汽輪機(jī)低壓抽汽量,對機(jī)組整體經(jīng)濟(jì)性提高有限。本文主要論述了雙介質(zhì)煙氣余熱利用改造技術(shù)路線在供熱機(jī)組上的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:煙氣; 余熱利用; 供熱

【中圖分類號】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【文章編號】1008-1216(2016)11C-0069-02

排煙熱損失是電站鍋爐各項熱損失中最大的一項,一般為5%~8%。影響電站鍋爐排煙熱損失的主要因素是排煙溫度。目前,鍋爐普遍采用回收煙氣余熱加熱汽輪機(jī)凝結(jié)水的改造技術(shù)路線,該技術(shù)雖然回收了煙氣余熱,鍋爐效率明顯提高,但是因其排擠了用于低壓加熱器的汽輪機(jī)低壓抽汽,即低品質(zhì)蒸汽,限制了電廠發(fā)電機(jī)組整體經(jīng)濟(jì)性的提高,因此,研究回收煙氣余熱其他用途的技術(shù)路線十分必要。

低溫省煤器熱力參數(shù)選取的原則:在滿足安全性要求的前提下,兼顧經(jīng)濟(jì)性。所以首先要保證低溫省煤器受熱面能夠安全工作,不會因為腐蝕、磨損等問題而停運(yùn),這就需要對酸露點(diǎn)、煙氣的低溫腐蝕特性及管壁溫度與管內(nèi)外介質(zhì)的關(guān)系等問題進(jìn)行深入研究;在滿足安全性的基礎(chǔ)上,盡量提高低溫省煤器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,盡可能多且高效回收煙氣余熱,提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)研究論證,在供熱汽輪機(jī)組上采用雙介質(zhì)煙氣余熱回收綜合利用的技術(shù)路線,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益?,F(xiàn)就其實際應(yīng)用案例介紹分析如下:

某電廠2×200MW機(jī)組所配2臺(1、2號) HG -670/ 13.7- HM18型鍋爐,是哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司設(shè)計、制造的超高壓參數(shù)單汽包自然循環(huán)鍋爐,單爐膛,一次中間再熱,平衡通風(fēng),室內(nèi)布置,固態(tài)排渣煤粉爐。該機(jī)組為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組,采用抽凝式汽輪機(jī),利用汽輪機(jī)抽汽加熱熱網(wǎng)水進(jìn)行供熱,海拉爾地處我國內(nèi)蒙古東部地區(qū),采暖期較長,每年的采暖期為9月20日至次年的5月10日。設(shè)計排煙溫度為138 ℃。而在實際運(yùn)行中1、2號機(jī)組鍋爐排煙溫度一直偏高,年均排煙溫度150℃左右。

因此,針對1、2號機(jī)組排煙溫度偏高的情況,首在空氣預(yù)熱器后面的尾部煙道加裝低溫省煤器,進(jìn)一步降低鍋爐排煙溫度,達(dá)到回收煙氣余熱的目的。

低溫省煤器改造方案:在空預(yù)器和電除塵之間的四路煙道內(nèi)布置低溫省煤器,省煤器采用雙介質(zhì)回收煙氣余熱。1.采暖期回收煙氣余熱用來加熱熱網(wǎng)回水,回收的熱量全部用來供熱;2.非采暖期回收煙氣余熱用來加熱汽輪機(jī)凝結(jié)水,減少汽輪機(jī)抽汽量,增加機(jī)組發(fā)電量。設(shè)計排煙溫度為90℃,省煤器采用H型翅片管,低溫省煤器設(shè)備的設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試,符合現(xiàn)行使用的國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。為防止低溫結(jié)露腐蝕,省煤器入口段(高溫段)采用#20鋼,出口段(低溫段)采用耐低溫腐蝕的ND鋼,并設(shè)置蒸汽吹灰器,提高受熱面清潔度,保證換熱效果。其系統(tǒng)設(shè)計如圖。

低溫省煤器系統(tǒng)圖

余熱回收介質(zhì)選?。旱蜏厥∶浩魅肟跓煖貫?50 ℃,出口煙溫為90 ℃,低溫省煤器在熱力系統(tǒng)中的冷卻水取水方式,直接影響到經(jīng)濟(jì)效果和分析計算的方法以及設(shè)備運(yùn)行的安全、可靠性。根據(jù)電廠機(jī)組供熱的實際情況,本項目采用雙介質(zhì)方案。

非采暖期,低溫省煤器同時從2號低加入口和出口取部分凝結(jié)水(取水管道安裝調(diào)節(jié)閥,調(diào)節(jié)2號低加進(jìn)口和出口的水量),經(jīng)低溫省煤器加熱后回4號低加入口,同時,低溫省煤器系統(tǒng)設(shè)有熱水再循環(huán),進(jìn)一步防止壁溫過低造成的管束低溫腐蝕,保證入口水溫為75℃(混水溫度可調(diào))。1號低加入口凝結(jié)水溫度為34.3℃,2號低加入口凝結(jié)水溫為67.7℃,3號低加入口凝結(jié)水溫為103.7℃,4號低加入口凝結(jié)水溫為120.6℃。為了保證傳熱溫差,提高經(jīng)濟(jì)性,從上面數(shù)據(jù)看出:2號低加入口水溫適合,但2號低加入口水溫較低,容易造成設(shè)備低溫腐蝕,故從2號低加出口再引一路水源與2號低加入口混合后,提高進(jìn)入低溫省煤器的溫度??刂乒鼙跍囟鹊耐瑫r,可在負(fù)荷率較低時,如50%負(fù)荷下,2號低加入口溫度為54.2℃,2號低加出口溫度為86.1℃,在50%負(fù)荷下,提高2號低加出口水量,以提高低溫省煤器的入口溫度。

采暖期,當(dāng)?shù)蜏厥∶浩饔糜诩訜釤峋W(wǎng)水時,低溫省煤器的冷卻水切換至低溫省煤器的冷卻水閉式循環(huán)系統(tǒng),配備兩臺循環(huán)水泵(一運(yùn)一備),此閉式循環(huán)水系統(tǒng)通過水-水換熱器加熱熱網(wǎng)回水。約300t/h熱網(wǎng)循環(huán)水回水引入低溫省煤器的水-水換熱器,吸熱后返回?zé)峋W(wǎng)供水系統(tǒng)。

低溫省煤器主要參數(shù)

項目 低溫省煤器

低溫省煤器個數(shù) 臺 2

煙氣流量 Nm3/h 893773

進(jìn)口排煙溫度 ℃ 146

出口排煙溫度 ℃ 90

煙氣側(cè)壓降 Pa 400

1臺機(jī)組工質(zhì)總流量 t/h 330

換熱器進(jìn)口水溫 ℃ 75

換熱器出水溫度 ℃ 120

整個系統(tǒng)水側(cè)壓降 MPa 0.3

翅片管型式 -- H型翅片管

抽取凝結(jié)水量 t/h 260

再循環(huán)水量 t/h 70

板式換熱器入口水溫 ℃ 60

板式換熱器出口水溫 ℃ 98

熱網(wǎng)水流量 t/h 282

1臺機(jī)組煙冷總換熱功率 MW 15

1臺機(jī)組總換熱面積 m2 15000

1臺機(jī)組設(shè)備總重 t 330

項目實施情況:一臺200MW機(jī)組低溫省煤器改造項目總體投資約750萬元,改造后,在非采暖期,帶熱網(wǎng)水系統(tǒng)供熱,整體運(yùn)行狀況穩(wěn)定,系統(tǒng)調(diào)節(jié)簡便,利用熱網(wǎng)水系統(tǒng)安裝的水量調(diào)節(jié)閥,設(shè)定排煙溫度,實現(xiàn)自動調(diào)節(jié),不需人為參與調(diào)節(jié),考慮低溫省煤器后除塵器及煙道的低溫腐蝕情況,當(dāng)前排煙溫度暫按95℃控制,平均回收煙氣余熱14兆瓦,按照當(dāng)?shù)夭膳療嶂笜?biāo),增加供熱能力20萬平方米,一個采暖期可增加熱費(fèi)收入約520萬元,扣除增加的引風(fēng)機(jī)耗電成本15萬元,一個采暖期可產(chǎn)生505萬元的經(jīng)濟(jì)效益,非采暖期回收煙氣余熱加熱凝結(jié)水可降低機(jī)組發(fā)電煤耗2.6g/kwh,節(jié)省發(fā)電成本約17萬元,全年可產(chǎn)生522萬元的經(jīng)濟(jì)效益??紤]后期排煙溫度降到90℃運(yùn)行,增加的供熱能力可達(dá)到25萬平方米,每個采暖期可增加熱費(fèi)收入650萬元,加上非采暖期的收益,一年即可收回投資的87.7%,投資回報率相當(dāng)可觀。

從實際運(yùn)行情況不難看出,該項目的主要收益產(chǎn)生于采暖期回收煙氣余熱供熱,若不考慮供熱,僅回收煙氣余熱加熱凝結(jié)水,經(jīng)濟(jì)效益非常有限,投資回收期較長。因此,對于有供熱市場和供熱環(huán)境的機(jī)組,采用雙介質(zhì)的改造 方案符合國家的節(jié)能產(chǎn)業(yè)政策和環(huán)保政策,具有極其廣闊的推廣和應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn):

[1]黃圣偉,徐鋼,楊勇平,劉超,劉文毅,楊志平.電站鍋爐煙氣余熱利用的熱力學(xué)分析與優(yōu)化設(shè)計原則[J].現(xiàn)代電力,2013,(1).

[2]陸萬鵬,孫奉仲,史月濤.電站鍋爐排煙余熱能級提升系統(tǒng)分析[J].中國電機(jī)工程學(xué)報, 2012,(23).

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