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              大容量燃煤鍋爐煙氣余熱利用研究

                 日期:2015-11-24     來源:論文網    瀏覽:99    評論:0    

                本文對大容量火力發電廠660MW級燃煤鍋爐增設煙氣余熱換熱器回收煙氣余熱方案,提高機組的熱經濟性和增加的投資方面進行分析研究。在引風機出口匯合煙道前裝設煙氣余熱換熱器,回收的熱量加熱凝結水,進入回熱系統,可提高全廠熱效率0.16%,機組發電標煤耗率降低1.0g/kWh,實現節能減排的目的。

                1 煙氣余熱換熱器的應用情況

                原蘇聯為了減少排煙損失而改裝火力發電廠燃煤鍋爐機組時,在鍋爐對流豎井的下部設煙氣余熱換熱器,供加熱熱網回水之用。對于近期發展起來的超超臨界發電機組而言,德國Schwarze Pumpe電廠2×800MW褐煤發電機組在靜電除塵器和煙氣脫硫塔之間加設了煙氣冷卻器,利用煙氣加熱鍋爐凝結水。

                2 煙氣余熱換熱器布置方案

                大部分燃用褐煤的機組將煙氣余熱換熱器布置在吸收塔入口,煙氣余熱換熱器將煙氣溫度從約160℃降低到約100℃后進入吸收塔,煙氣用來加熱凝結水。煙氣余熱換熱器實際上起到管式GGH加熱器中煙氣冷卻作用。煙氣經過除塵器后,煙氣含塵濃度已經小于30mg/Nm3,煙氣余熱換熱器處于低塵區工作,因此,飛灰對管壁的磨損程度已大大減輕。由于煙氣中的堿性顆粒幾乎被除塵器捕捉,煙氣余熱換熱器出口的煙氣帶有酸腐蝕性。但是由于其布置位置在除塵器及引風機之后,煙氣不會對這些設備造成腐蝕。由于吸收塔內本來就是酸性環境,煙氣離開吸收塔時溫度約為46℃,脫硫區域已進行了防腐處理。因此,該布置方案腐蝕較少,通常采用該種煙氣余熱換熱器布置方案。

                660MW級燃煤鍋爐煙氣余熱換熱器共設置兩臺,分別布置于兩臺引風機出口的水平煙道內。考慮設備的換熱性能及抗腐蝕能力,煙氣余熱換熱器內換熱元件采用H型翅片管,管子及翅片管均采用優質改進型ND鋼,設備壽命超過55000h。換熱元件管組前后兩級布置,吹灰器布置于設備中央位置。同時,煙氣余熱換熱器前煙氣溫度較高,除塵器及引風機的容量無法降低,除塵器的耗電功率無法減少,且由于加裝煙氣余熱換熱器后煙氣阻力增加400Pa,引風機軸功率加大,電機功率加大。

                3 熱力系統方案

                汽輪機回熱加熱系統擬采用煙氣余熱換熱器和低加并聯的方案。根據汽輪機廠提供的660MW(THA)工況下的熱平衡圖,7號低加出口凝結水溫度為100℃,6號低加出口凝結水溫度為121.9℃,煙氣余熱換熱器出口的煙氣溫度約100℃和7號低加出口凝結水溫度相近,因此,本方案將經煙氣余熱換熱器后的凝結水接至7號低加出口凝結水管道。考慮到煙氣余熱換熱器的換熱效率及避開鋼材的敏感腐蝕區,系統設置調節旁路,保證煙氣余熱換熱器的進水溫度不小于60℃。凝結水側設置兩臺增壓泵,一運一備,變頻控制。

                4 熱平衡計算

                4.1 煙氣余熱換熱器換熱計算

                660MW機組在THA 況下,根據鍋爐廠資料,鍋爐空預器出口煙溫(修正后)為125℃,,考慮引風機溫升,引風機出口煙氣溫度約為126.9℃。軸封加熱器出口約278.6t/h,33.6℃凝結水進入煙氣余熱換熱器加熱后溫度提升為100℃后,進入7號低加出口的凝結水管道。

                4.2 機組熱平衡計算

                同時由于換熱器煙氣阻力增加,引起引風機軸功率增加,以及增加凝結水煙氣余熱利用裝置水泵耗功。同時由于278.6 t/h凝結水經煙氣余熱換熱器換熱,減少了7段和8段抽汽量,在機組額定功率不變的情況下,減少了機組的進汽量,機組熱效率提高0.16%,發電標煤耗率降低1.0 g/kWh。

                機組尾部煙道安裝煙氣換熱器后,會增加煙氣阻力和工質阻力,相應地會增加引風機和水泵的功耗。

                采用定功率法,經計算主蒸汽量降低7.36t/h,相應輔機功率下降約160 kW,扣除該部分后總能耗增加值為341 kW,扣除輔機耗功后節省標煤量為0.84 g/kWh。

                5 技術經濟性分析

                5.1 熱經濟性分析

                根據熱平衡和熱經濟性計算結果,由于換熱器煙氣阻力增加,引風機軸功率增加,凝結水側增加水泵耗功。同時由于278.6t/h的凝結水經煙氣余熱換熱器換熱,減少了7段和8段抽汽量。綜合計算,機組熱效率提高0.16%,發電標煤耗率降低1.0g/kWh。

                由于設置了旁路系統,機組需增加兩臺增加泵,一運一備,每臺泵功率約36kW。

                另外,由于煙氣余熱換熱器后煙氣溫度降低,脫硫塔內噴水減溫用水量減少。加裝煙氣余熱換熱器前,脫硫系統工業水耗量約110t/h,加裝煙氣余熱換熱器后工業水耗量約為80t/h,節約水量約30t/h。

                5.2系統投資

                根據660MW機組工程的設計參數,經與廠家初步溝通,整個煙氣余熱換熱器系統包含設備及管道等在內,每臺機組增加費用約1050萬元。

                5.3 經濟性分析結果

                標煤價按750元/t,水費1.5元/t,機組年利用小時數5500h,全年發電量不變。

                機組采用煙氣余熱換熱器后,由于機組發電標煤耗率降低1.0g/kWh,扣除輔機耗功后節省標煤量為0.84 g/kWh,機組全年節約燃煤采購成本約228.7萬元,即:

                660MW×0.84g/kWh×5500h×750元/t=228.7萬元。

                機組工業水用量減少30t/h,全年節約水費用約24.75萬元,即:

                30 t/h×5500h×1.5元/t=24.75萬元。

                根據與廠家溝通的結果,由于設備壽命約為55000h,設備到期后需有60%的設備更換量,因此設備年檢修維護費用約為51萬元。

                綜合以上數據計算,投資回收期約為6.9年。

                結語

                綜上所述,采用煙氣余熱加熱凝結水,能回收煙氣的余熱,提高機組效率,實現節能減排的目的。如果裝設煙氣余熱換熱器可提高全廠熱效率0.16%,每臺機組增加投資約1050萬元,全年節省運行費用202.45萬元,投資回收期約為6.9年。隨著機組運行后鍋爐排煙溫度的升高,機組節省的年運行費用將大大增加,投資回收年限降低。

               
              標簽: 余熱利用
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