乏汽回收技術(shù)在氧化鋁自備電廠除氧器上的應(yīng)用

于勝輝，姚勝昌

（1中國鋁業(yè)山東分公司裝備能源部；2.中國鋁業(yè)山東分公司熱電廠，山東淄博255052）

乏汽回收技術(shù)在氧化鋁自備電廠除氧器上的應(yīng)用

于勝輝1，姚勝昌2

（1中國鋁業(yè)山東分公司裝備能源部；2.中國鋁業(yè)山東分公司熱電廠，山東淄博255052）

結(jié)合乏汽回收技術(shù)原理，介紹了某氧化鋁自備電廠除氧器乏汽回收裝置的實(shí)施方案，通過吸收并利用乏汽，可實(shí)現(xiàn)年節(jié)約標(biāo)煤2040 t，同時(shí)減少了大氣污染，收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。論證了該技術(shù)存在推廣的現(xiàn)實(shí)意義。

節(jié)能技術(shù)；除氧器；乏汽回收

1 概述

中鋁山東分公司氧化鋁自備電廠4#鍋爐額定負(fù)荷220 t/h，4#汽輪機(jī)為抽凝式機(jī)組，外供蒸汽約100 t/h，4#機(jī)組設(shè)高低壓兩臺(tái)熱力除氧器，運(yùn)行壓力分別為0.02 MPa和0.40 MPa。5#鍋爐額定負(fù)荷240 t/h，5#汽輪機(jī)組為抽凝式機(jī)組，外供蒸汽約90 t/h，5#機(jī)組只設(shè)高壓熱力除氧器，運(yùn)行壓力為0.40 MPa。3臺(tái)熱力除氧器均安裝在15 m除氧平臺(tái)上。2臺(tái)高壓除氧器在排放氧氣的同時(shí)，不可避免地將一部分乏汽排放，經(jīng)測算每臺(tái)均有2.0耀3.0 t/h乏汽放空，兩臺(tái)除氧器排氧口直徑分別為DN100、DN80。

乏汽含有大量的低品位熱能，其綜合價(jià)值包括原水成本、除鹽成本、除氧成本和熱量價(jià)值，若能將此部分乏汽進(jìn)行科學(xué)回收，可以為企業(yè)帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

2 回收技術(shù)

2.1 回收原理及難點(diǎn)

乏汽回收技術(shù)是利用系統(tǒng)中具有一定剩余壓力的蒸汽或水作動(dòng)力，使流體產(chǎn)生射吸流動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行水與乏汽的熱與質(zhì)直接混合，使低溫流體被加熱，混合溫度可通過調(diào)整進(jìn)水量大小來完成?；旌纤M(jìn)入氣液分離罐，分離罐輸出凝結(jié)水，并分離出空氣減壓排出。

我公司氧化鋁自備電廠除氧器乏汽回收有以下難點(diǎn)：排汽是蒸汽與高濃度氧氣及其它不凝氣的混合物，需要分離大部分超標(biāo)不凝結(jié)氣體；除氧器排汽出口壓力不能升高，以免造成除氧效率的降低，這就要求乏汽回收系統(tǒng)的壓力不能提高，否則會(huì)對(duì)生產(chǎn)工藝產(chǎn)生影響；除氧乏汽為含大量氧蒸汽，乏汽回收務(wù)必解決氧腐蝕問題；乏汽回收在回收熱能的同時(shí)，必須解決析氧問題，杜絕高濃度氧氣重新返回到除氧器，形成惡性循環(huán)。

2.2 回收裝置特點(diǎn)

結(jié)合乏汽回收的難點(diǎn)，經(jīng)過綜合考察論證，選定乏汽熱能回收裝置，該套裝置具有以下特點(diǎn)：

（1）運(yùn)行效率高

投運(yùn)后可回收100%的乏汽。通過水汽混合器，可將冷卻水充分霧化，并和均勻分布在混合腔內(nèi)的低壓或無壓乏汽充分地傳熱傳質(zhì)，實(shí)現(xiàn)冷卻水對(duì)乏汽中熱能的完全吸收和利用。

（2）可靠性高

該裝置在結(jié)構(gòu)上設(shè)置了排放安全通道，從排汽口引出的蒸汽經(jīng)過汽水混合器到達(dá)脫氣貯水罐是一個(gè)完全敞開的通道，與原排放管相同。熱能回收裝置投用時(shí)，來自給水系統(tǒng)的冷水與含氧氣等不凝氣體的排汽在特制的汽水混合器內(nèi)進(jìn)行混合傳熱，把含氧氣等不凝氣體的排汽冷凝成均勻的汽水混合物，經(jīng)脫氣貯水罐氣體分離裝置分離不凝氣體并通過排汽管排放至大氣,確保在任何時(shí)候不會(huì)影響設(shè)備的安全運(yùn)行。系統(tǒng)不需要安全閥及壓力控制裝置，以免因?yàn)檫@些設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)，影響除氧器的安全運(yùn)行，同時(shí)所有設(shè)備為常壓設(shè)備，避免了壓力容器的管理和今后年檢的麻煩和費(fèi)用。

（3）操作維護(hù)方便

操作簡單方便，第一次調(diào)試后，一般不再需要任何操作，只需根據(jù)第一次調(diào)整的壓力調(diào)整回收裝置冷水閥開度即可。如果按照最大排放量調(diào)整，運(yùn)行中就不需再進(jìn)行任何調(diào)整，真正實(shí)現(xiàn)無人值守。裝置絕大部分是靜設(shè)備，材料為不銹鋼，動(dòng)設(shè)備只有一臺(tái)熱水泵。系統(tǒng)全自動(dòng)智能運(yùn)行，控制系統(tǒng)可獨(dú)立運(yùn)行，也可以通過DCS進(jìn)行控制。如采用DCS控制，相關(guān)信號(hào)可直接送到DCS。

（4）無二次污染

回收裝置運(yùn)行時(shí)無振動(dòng)和噪聲，乏汽密閉回收，水質(zhì)不會(huì)發(fā)生二次污染。

圖1 除氧器乏汽回收系統(tǒng)流程圖

3 實(shí)施應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)流程

4#、5#高壓除氧器乏汽回收裝置回收流程基本一致，都是從汽機(jī)凝結(jié)水泵引出的40~60益左右的冷凝水在汽水混合器內(nèi)與除氧器排放的乏汽進(jìn)行傳熱傳質(zhì)混合，排汽被冷凝成氣-水混合物，進(jìn)入脫氣貯水罐。在脫氣貯水罐中通過除氧設(shè)備，被分離的氧氣和其它不凝氣體與水分離后自動(dòng)排出。熱水在液位控制器控制下，經(jīng)加壓泵加壓后送到除氧器熱水管道中。排汽的熱能與冷凝水被全部回收，除氧器出力不變，減少新蒸汽用量，其數(shù)量約為除氧器排放汽量。除氧器乏汽回收系統(tǒng)流程見圖1。

3.2 實(shí)施方案

該套乏汽熱能回收裝置型號(hào)為ZQ-PQHS-M-3.0C，主要由汽水混合器系統(tǒng)（ZQ-QS3.0-80A汽水混合器一臺(tái)）、脫氣系統(tǒng)（ZQ-SG-1.0A型脫氣貯水罐一套）、加壓系統(tǒng)及就地儀表閥門等組成。乏汽回收裝置有關(guān)參數(shù)如下:

除氧器乏汽排量:2.0~3.0 t/h(單臺(tái))

凝結(jié)水溫度:40~60益

冷凝水壓力:0.5~1.0 MPa(乏汽回收設(shè)備進(jìn)口水壓不小于0.4 MPa)

熱水溫度:80~95益

需冷水量:51 t/h

熱水流量:54 t/h

水泵流量:54 t/h

水泵揚(yáng)程:138 m

水泵功率:37 kW

改造方案為利用現(xiàn)場空間合理組裝乏汽回收裝置，乏汽進(jìn)口管與除氧器乏汽管道相連，通過回收裝置加熱的除鹽水再進(jìn)入除氧器加熱。改造現(xiàn)場施工圖見圖2。

圖2 乏汽回收改造施工圖

4 綜合效益

4.1 運(yùn)行效益

乏汽回收系統(tǒng)自2012年12月投運(yùn)以來，運(yùn)行平穩(wěn)，乏汽熱能回收100%，高壓除氧器出水水質(zhì)合格?；厥蘸?，避免了熱污染，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

（1）除氧器乏汽0.40 MPa(215益)熱焓為2738.49 kJ/kg[1],除鹽水被加熱，溫度從40益被加熱到80益，熱焓為604.87 kJ/kg，年運(yùn)行7000 h，乏汽量按4 t/h計(jì)，一年回收乏汽熱量[3]=4伊（2738.49-604.87）伊1000伊7000=5.974伊1010kJ/a。原煤價(jià)格按600元/t（我公司年平均采購價(jià)），原煤熱值按20908 kJ/kg計(jì)，折合煤炭價(jià)值約=5.974伊1010衣（20908伊1000）伊600=171.44萬元/a。按標(biāo)煤熱值29271 kJ/kg計(jì)，年可節(jié)約標(biāo)煤約=5.974伊1010衣（29271伊1000）= 2040.93 t。

（2）回收乏汽冷凝水節(jié)創(chuàng)經(jīng)濟(jì)價(jià)值：每小時(shí)回收乏汽約4 t/h，則可節(jié)約等量除鹽水，除鹽水成本按7.5元/t（我公司內(nèi)部制造成本價(jià)）計(jì)算，系統(tǒng)年平均運(yùn)行7000 h，則可節(jié)約除鹽水成本=4伊7.5伊7000=21萬元/a。

（3）乏汽回收裝置耗電量：兩臺(tái)熱水泵，按泵銘牌功率37 kW、廠內(nèi)用電0.53元/kWh計(jì)算，則年耗電成本=0.53伊37伊2伊7000=27.454萬元/a

綜上所述，兩臺(tái)除氧器乏汽回收裝置投入運(yùn)行后，每年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益為：171.44+21-27.454= 164.986萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4.3 社會(huì)效益

乏汽回收系統(tǒng)投運(yùn)后，通過回收熱量用于系統(tǒng)給水加熱，相應(yīng)降低了燃料的消耗和大氣污染物的排放，社會(huì)效益顯著。

5 結(jié)論

本套回收裝置投運(yùn)以來，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，值得在本電廠其他同類設(shè)備設(shè)施上應(yīng)用，也為同類型熱電企業(yè)鍋爐啟動(dòng)乏汽回收積累了經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)作為一種能產(chǎn)生較大經(jīng)濟(jì)效益的節(jié)能減排技術(shù)，在目前國內(nèi)能源緊張和行業(yè)經(jīng)營形勢不景氣的情形下，乏汽回收是值得推廣的一項(xiàng)技術(shù)。

[1]W.瓦格納,A.克魯澤.水和蒸汽的性質(zhì)[M].項(xiàng)紅衛(wèi).北京：科學(xué)出版社，2003年：102-103.

[2]容鑾恩,袁鎮(zhèn)福,劉志敏,等.電站鍋爐原理[M].北京：中國電力出版社，2007年.

[3]邵和春.汽輪機(jī)運(yùn)行[M].北京：中國電力出版社，2006年：230-252. [4]鄭體寬.熱力發(fā)電廠[M].北京：中國電力出版社，2008年.

App lication of Exhaust Steam Recovery Technology in Deaerator of Self-supp ly Power Plant of A lum ina Project

YU Shenghui1,YAO Shengchang2
(1.Equipment and Energy Dept.,2.Thermal Power Plant of Shandong Co.of CHINALCO,Zibo,Shandong 255052,China)

The implementation plan of exhaust steam recovery device for the deaerator of self-supply power plant of an alumina project is introduced in light of the principle of ex原h(huán)aust steam recovery technology.Absorbing and utilization of the exhaust steam can save as much as 2040 tons of standard coal as well as reduce environment pollution,bringing good economic and social results.The immediate significance of promote the technology is demon原strated.

energy saving technology;deaerator;exhaust steam recovery

TK115

B

1006-6764（2014）04-0039-03

2013-11-25

于勝輝(1983原)，男，大學(xué)本科學(xué)歷，工程師，現(xiàn)從事給排水及熱動(dòng)工程管理工作。