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某火電廠低溫煙氣餘熱係統節能降耗分析

資訊詳情

某火電廠低溫煙氣餘熱係統節能降耗分析

2018/11/06 13:50
【摘要】:
華電新疆發電有限公司紅雁池電廠#4鍋爐排煙溫度較高,鍋爐效率低。通過在#4鍋爐增壓風機與脫硫塔之間的煙道上加裝低溫煙氣餘熱係統,可降低排煙溫度,節約脫硫塔耗水量,提高鍋爐效率。  一、前言  目前的火電機組主要的熱損失有兩項,一是汽輪機係統的排汽冷凝熱損失,二是鍋爐的熱損失。盡管隨著科技的發展及電力事業的進步,電站鍋爐的經濟性得到很大提高。
  摘要:華電新疆發電有限公司紅雁池電廠#4鍋爐排煙溫度較高,鍋爐效率低。通過在#4鍋爐增壓風機與脫硫塔之間的煙道上加裝低溫煙氣餘熱係統,可降低排煙溫度,節約脫硫塔耗水量,提高鍋爐效率。
  一、前言
  目前的火電機組主要的熱損失有兩項。一是汽輪機係統的排汽冷凝熱損失,二是鍋爐的熱損失。盡管隨著科技的發展及電力事業的進步,電站鍋爐的經濟性得到很大提高,但國內外許多電站鍋爐依然存在排煙溫度偏高、排煙熱損失偏大、風機功耗大等普遍性問題,嚴重影響鍋爐運行經濟性。其中的排煙熱損失是鍋爐各項熱損失中最大的一項,一般約5%-12%,占鍋爐熱損失60%-70%,影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度。一般情況下,排煙溫度每增加10℃,排煙熱損失增0.6%-1.0%,相應多耗煤1.2%-2.4%。
  我國火電廠平均裝機耗水率比國際先進水平高40%-50%,火力發電的節能潛力很大,實施火電廠節能降耗具有很大的實際意義。本文中AG娛樂客戶端論述通過在增壓風機與脫硫塔之間的煙道上加裝低溫煙氣餘熱係統,利用鍋爐的排煙餘熱加熱火電廠熱力係統中的凝結水,降低鍋爐的排煙溫度,提高鍋爐熱效率。同時由於降低了煙氣進入吸收塔前的溫度,減少脫硫係統蒸發水量,同步實現高效節水的目的。
  二、當前火電廠熱力係統存在的問題
  紅雁池電廠地處烏魯木齊市南郊,夏季環境溫度最高可達到35℃,#4鍋爐額定負荷下排煙溫度設計值為134.6℃。目前由於煤種變化等原因,鍋爐結焦結渣較多,煙氣量偏大,總灰量的增加也造成了空預器有一定程度的堵塞,影響換熱,引起排煙溫度偏高,修正後排煙溫度達到173.9℃,高出設計值39.3℃。綜合分析認為,煤種變化水分增加、煙氣量增加、鍋爐結焦結渣及空預器換熱效率的降低是排煙溫度高的重要原因。通過燃燒器改造減輕結焦結渣及對空預器受熱麵檢查清理可以一定程度上降低排煙溫度,但無法從根本上解決問題,從現場實際情況分析,通過增加空預器受熱麵降低排煙溫度可行性不大。
  三、低溫煙氣餘熱係統節能降耗的思路和方法
  3.1設備基本概況
  紅雁池電廠#4鍋爐為某鍋爐廠製造的超高壓自然循環汽包鍋爐,鍋爐型號DG670/13.7-21型,П型布置、單爐膛、燃燒器四角布置,切圓燃燒、平衡通風、固態排渣、采用管式空氣預熱器、鋼構架(雙排柱)。
  鍋爐設計燃用鐵廠溝煙煤,校核煤種為硫磺溝煤。在B-MCR工況下,燃用低位發熱量Qnet,ar=23770kJ/kg的設計煤種時,燃料消耗量約為98.26t/h。BECR工況設計計算熱效率93.3%,TRL工況設計鍋爐熱效率為92.75%。
  3.2主要技術原則
  目前較為先進的設備為采用臥式相變換熱器的雙循環係統煙氣餘熱利用裝置,換熱媒介先與煙氣在外循環係統內進行換熱,吸收煙氣餘熱,然後與凝汽器或餘熱回水在一液液換熱器內換熱,將所吸收煙氣熱量傳給進水。根據反饋的換熱媒介進入吸熱段上聯箱的溫度,通過自動控製裝置控製水量,使進入其吸熱段的傳熱媒介溫度低於酸露點。根據具體設計中換熱管道的換熱能力,使換熱媒介在其吸熱段進行自然循環或者強製循環,保證排煙溫度達到設計值。由於係統含有自動控製裝置,如煤質發生較大的變化,可根據入爐煤質,重新計算並選取煙氣的酸露點,在保證安全運行的條件下盡量提高回收熱量。
  吸熱段可布置於空氣預熱器後的煙道內,也可布置於除塵器與脫硫塔之間的煙道內,換熱元件——翅片管水平布置(對避免積灰、堵灰極其重要),控製吸熱段最低壁溫不低於酸露點,煙氣溫度可以降低35℃,可將凝結水溫度提高25℃,煙氣餘熱利用效果明顯;在排煙溫度下降後,煙氣的體積會減小很多,密度變大,增大了風機的效率,並且有利於減少煙氣阻力,根據實際運行經驗,在實際運行中低溫餘熱利用裝置增加的煙氣阻力約300Pa左右。
  該方案是在增壓風機與脫硫塔之間的煙道上加裝餘熱回收裝置,根據現場情況“吸熱段”控製壁溫高於煙氣酸露點並留有足夠的餘量,從而保證換熱器不結露、不積灰、不腐蝕。
  對於排煙溫度的調節,夏季工況時,鍋爐排煙溫度會升高,可通過調高餘熱利用裝置的水流量增大排煙溫度降,提高運行經濟性,冬季工況或煤質變化時,則可借助調小餘熱利用裝置的水流量降低排煙溫度降,避免低溫腐蝕。因此,該餘熱利用裝置有很好的負荷適應性和煤種適應性。
  餘熱利用裝置冬季可以用來加熱熱水供暖,煙氣餘熱利用效果更好,夏季用餘熱利用加熱凝結水,減少抽汽量,提高機組經濟性。
  四、係統節能改造後的投運狀況及效益分析
  根據已有的成功改造經驗,尾部煙氣餘熱利用裝置使煙氣溫度降低35℃,可以節約供電煤耗2.5g/kWh,按年發電量12億千瓦時、標煤單價240元/噸計算,年節約標煤3000噸,年節約費用:
  2.0×12×108÷106×240=72(萬元)
  增加尾部煙氣餘熱利用裝置,將煙氣溫度降低35℃進入脫硫塔,比煙氣直接進入脫硫塔節省大量脫硫塔補水。經計算,200MW燃煤機組每小時可節約水量20噸,年利用小時數6000小時,則每年可節約水量約12.0萬噸,水價0.5067元/噸,則年節約水費:
  20×6000×0.5067=6.1(萬元)
  綜合計算,尾部煙氣餘熱利用裝置預計投資450萬元,年節約資金78.1萬元,則六年可收回投資。
  五、工藝係統比較
  與傳統的增擴高壓省煤器麵積相比,增設低溫換熱器有其獨特的優點:
  (1)可以實現排煙溫度的大幅度降低。按照電廠的不同要求,可降低排煙溫度30~45℃。而改造高壓省煤器,由於位置過於靠前,最多隻能降低排煙溫度20℃。
  (2)對於鍋爐燃燒和傳熱不會產生任何不利影響。由於低溫換熱器布置於鍋爐的最後一級受熱麵(下級空氣預熱器)的後麵,它的傳熱行為對於鍋爐的一切受熱麵的傳熱均不發生影響,既不會降低入爐熱風溫度而影響鍋爐燃燒,也不會使空氣預熱器的傳熱量減少。
  (3)具有良好的煤種和季節適應性。鍋爐的低溫換熱器出口煙氣溫度可根據季節和煤質(主要是含硫質量分數)進行調節,以實現節省標準煤耗和防止低溫腐蝕的綜合要求。
  (4)采用低溫換熱器,可避免原高壓省煤器產生水衝擊。高壓省煤器的出水溫度已接近飽和溫度,如果增加高壓省煤器的換熱麵積,則勢必造成出口水的汽化,可能導致管內水衝擊和省煤器管束振動。
  (5)采用低溫換熱器係統,可以充分利用鍋爐本體以外的場地空間,布置所需的受熱麵,因而檢修空間寬闊,檢修方便。
  六、結束語
  紅雁池電廠#4鍋爐在煙氣濕法脫硫係統加裝低溫換熱器係統實施的可行性好,節能效果顯著,具有巨大的資源效益、企業效益和環境效益,符合國家倡導的:“節能減排、節約資源、環境友好、循環經濟”的能源國策。
  可以預見,煙氣餘熱回收低溫換熱器工藝的大規模應用,必將對我國電力工業可持續發展產生重大的影響。此工藝節約了寶貴的煤炭資源和水利資源,對於煤價、水價較高的全國其它地區火電廠,也有著極高的推廣價值。
  來源:北極星電力網
 
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