大容量燃煤锅炉烟气余热利用研究.docx

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大容量燃煤锅炉烟气余热利用研究本文对大容量火力发电厂660MW级燃煤锅炉增设烟气余热换热器回收烟气余热方案，提高机组的热经济性和增加的投资方面进行分析研究。在引风机出口汇合烟道前装设烟气余热换热器，回收的热量加热凝结水，进入回热系统，可提高全厂热效率0.16%，机组发电标煤耗率降低1.0g/kWh，实现节能减排的目的。1烟气余热换热器的应用情况原苏联为了减少排烟损失而改装火力发电厂燃煤锅炉机组时，在锅炉对流竖井的下部设烟气余热换热器，供加热热网回水之用。对于近期发展起来的超超临界发电机组而言，德国SchwarzePumpe电厂2×800MW褐煤发电机组在静电除尘器和烟气脱硫塔之间加设了烟气冷却器，利用烟气加热锅炉凝结水。2烟气余热换热器布置方案大部分燃用褐煤的机组将烟气余热换热器布置在吸收塔入口，烟气余热换热器将烟气温度从约160℃降低到约100℃后进入吸收塔，烟气用来加热凝结水。烟气余热换热器实际上起到管式GGH加热器中烟气冷却作用。烟气经过除尘器后，烟气含尘浓度已经小于30mg/Nm3，烟气余热换热器处于低尘区工作，因此，飞灰对管壁的磨损程度已大大减轻。由于烟气中的碱性颗粒几乎被除尘器捕捉，烟气余热换热器出口的烟气带有酸腐蚀性。但是由于其布置位置在除尘器及引风机之后，烟气不会对这些设备造成腐蚀。由于吸收塔内本来就是酸性环境，烟气离开吸收塔时温度约为46℃，脱硫区域已进行了防腐处理。因此，该布置方案腐蚀较少，通常采用该种烟气余热换热器布置方案。660MW级燃煤锅炉烟气余热换热器共设置两台，分别布置于两台引风机出口的水平烟道内。考虑设备的换热性能及抗腐蚀能力，烟气余热换热器内换热元件采用H型翅片管，管子及翅片管均采用优质改进型ND钢，设备寿命超过55000h。换热元件管组前后两级布置，吹灰器布置于设备中央位置。同时，烟气余热换热器前烟气温度较高，除尘器及引风机的容量无法降低，除尘器的耗电功率无法减少，且由于加装烟气余热换热器后烟气阻力增加400Pa，引风机轴功率加大，电机功率加大。3热力系统方案汽轮机回热加热系统拟采用烟气余热换热器和低加并联的方案。根据汽轮机厂提供的660MW（THA）工况下的热平衡图，7号低加出口凝结水温度为100℃，6号低加出口凝结水温度为121.9℃，烟气余热换热器出口的烟气温度约100℃和7号低加出口凝结水温度相近，因此，本方案将经烟气余热换热器后的凝结水接至7号低加出口凝结水管道。考虑到烟气余热换热器的换热效率及避开钢材的敏感腐蚀区，系统设置调节旁路，保证烟气余热换热器的进水温度不小于60℃。凝结水侧设置两台增压泵，一运一备，变频控制。4热平衡计算4.1烟气余热换热器换热计算660MW机组在THA况下，根据锅炉厂资料，锅炉空预器出口烟温（修正后）为125℃，，考虑引风机温升，引风机出口烟气温度约为126.9℃。轴封加热器出口约278.6t/h，33.6℃凝结水进入烟气余热换热器加热后温度提升为100℃后，进入7号低加出口的凝结水管道。4.2机组热平衡计算同时由于换热器烟气阻力增加，引起引风机轴功率增加，以及增加凝结水烟气余热利用装置水泵耗功。同时由于278.6t/h凝结水经烟气余热换热器换热，减少了7段和8段抽汽量，在机组额定功率不变的情况下，减少了机组的进汽量，机组热效率提高0.16%，发电标煤耗率降低1.0g/kWh。机组尾部烟道安装烟气换热器后，会增加烟气阻力和工质阻力，相应地会增加引风机和水泵的功耗。采用定功率法，经计算主蒸汽量降低7.36t/h，相应辅机功率下降约160kW，扣除该部分后总能耗增加值为341kW，扣除辅机耗功后节省标煤量为0.84g/kWh。5技术经济性分析5.1热经济性分析根据热平衡和热经济性计算结果，由于换热器烟气阻力增加，引风机轴功率增加，凝结水侧增加水泵耗功。同时由于278.6t/h的凝结水经烟气余热换热器换热，减少了7段和8段抽汽量。综合计算，机组热效率提高0.16%，发电标煤耗率降低1.0g/kWh。由于设置了旁路系统，机组需增加两台增加泵，一运一备，每台泵功率约36kW。另外，由于烟气余热换热器后烟气温度降低，脱硫塔内喷水减温用水量减少。加装烟气余热换热器前，脱硫系统工业水耗量约110t/h，加装烟气余热换热器后工业水耗量约为80t/h，节约水量约30t/h。5.2系统投资根据660MW机组工程的设计参数，经与厂家初步沟通，整个烟气余热换热器系统包含设备及管道等在内，每台机组增加费用约1050万元。5.3经济性分析结果标煤价按750元/t，水费1.5元/t，机组年利用小时数5500h，全年发电量不变。机组采用烟气余热换热器后，由于机组发电标煤耗率降低1.0g/kWh，扣除辅机耗功后节省标煤量为0.84g/kWh，机组全年节约燃煤采购成本约228.7万元，即：660MW×0.84g/kWh×5500h×750元/t=228.7万元。机组工业水用量减少30t/h，全年节约水费用约24.75万元，即：30t/h×5500h×1.5元/t=24.75万元。根据与厂家沟通的结果，由于设备寿命约为55000h，设备到期后需有60%的设备更换量，因此设备年检修维护费用约为51万元。综合以上数据计算，投资回收期约为6.9年。结语综上所述，采用烟气余热加热凝结水，能回收烟气的余热，提高机组效率，实现节能减排的目的。如果装设烟气余热换热器可提高全厂热效率0.16%，每台机组增加投资约1050万元，全年节省运行费用202.45万元，投资回收期约为6.9年。随着机组运行后锅炉排烟温度的升高，机组节省的年运行费用将大大增加，投资回收年限降低。