300MW火力發(fā)電機(jī)組煙氣余熱回收裝置技術(shù)研究

莊博　郭建

摘 要：文章對(duì)采用煙氣-水形式煙氣換熱器的300MW火力發(fā)電機(jī)組煙氣余熱回收裝置的系統(tǒng)擬定、可行性及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：300MW；火力發(fā)電機(jī)組；煙氣余熱回收

1 概述

鍋爐排煙熱損失是鍋爐各項(xiàng)熱損失中最大的一項(xiàng)熱損失，由鍋爐熱力計(jì)算可知，排煙溫度每上升20℃，鍋爐就要損失約1%的熱效率。燃用褐煤的機(jī)組鍋爐設(shè)計(jì)排煙溫度一般都比較高，通常都要達(dá)到了140℃左右，但在實(shí)際運(yùn)行中往往高達(dá)160℃以上，如果能使鍋爐的排煙溫度降低40℃，則鍋爐效率就可以提高2%左右，換算成機(jī)組的總效率則能提高約0.8～0.9%。

國(guó)內(nèi)常規(guī)設(shè)計(jì)燃燒煙煤鍋爐的排煙溫度～125℃，燃用褐煤的鍋爐～140℃，鍋爐排煙溫度較高的原因主要是：若排煙溫度低，會(huì)引起尾部受熱面的低溫腐蝕及堵濕灰；鍋爐尾部受熱面?zhèn)鳠釡夭顪p小，傳遞同樣的熱量，需要較多的受熱面積，鍋爐金屬耗量增大，鍋爐通風(fēng)阻力及風(fēng)機(jī)電耗也隨之增加，鍋爐外形尺寸也要增大，布置上也會(huì)帶來(lái)一定的困難。合理的排煙溫度，是根據(jù)排煙熱損失和受熱面金屬消耗費(fèi)用，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較而確定的。為了避免空預(yù)器冷端酸腐蝕及堵濕灰，冷端的金屬壁面溫度必須高于排煙酸露點(diǎn)溫度并留有一定預(yù)量。

本研究主要對(duì)采用煙氣-水形式煙氣換熱器的煙氣余熱回收裝置的系統(tǒng)的擬定、可行性及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行研究。研究的機(jī)組形式為300MW等級(jí)供熱機(jī)組。

2 煙氣余熱回收裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 吸熱介質(zhì)的確定

對(duì)于300MW等級(jí)的供熱機(jī)組，由于有熱網(wǎng)水對(duì)外供熱，采用煙氣換熱器有優(yōu)勢(shì)。因供熱電廠的熱網(wǎng)回水溫度一般設(shè)定為70℃，冬季采暖期可以將其引至煙氣換熱器換熱后回收熱量，對(duì)外供熱。但需要注意的主要是熱網(wǎng)水的水質(zhì)問(wèn)題。

而夏季時(shí)吸熱介質(zhì)可采用汽機(jī)凝結(jié)水。按汽機(jī)廠熱平衡，夏季TRL工況，一般7號(hào)低加凝結(jié)水進(jìn)出口溫度為63℃和87℃。可以與主機(jī)廠配合，自7號(hào)低加入口引出部分凝結(jié)水，至鍋爐側(cè)煙氣換熱器中，與煙氣換熱升溫后，再匯入7號(hào)低加出口凝結(jié)水主路，以回收煙氣熱量。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

設(shè)置單級(jí)煙氣換熱器，煙氣換熱器安裝于引風(fēng)機(jī)后。

以某亞臨界300MW供熱機(jī)組為例，該機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)為：

水側(cè)：自汽機(jī)側(cè)至鍋爐側(cè)設(shè)有煙氣冷卻水管道環(huán)形母管，母管中汽機(jī)側(cè)設(shè)有煙氣水-水換熱器，鍋爐側(cè)設(shè)有煙氣冷卻水泵，用以克服煙氣換熱器及冷卻水管道的阻力。冬季切除汽機(jī)側(cè)煙氣水-水換熱器，打開與熱網(wǎng)水管相連閥門，冷卻水管成為開式水系統(tǒng)，自熱網(wǎng)循環(huán)水泵出口母管引出部分熱網(wǎng)回水進(jìn)入煙氣冷卻水管道中，溫度為70℃，經(jīng)煙氣冷卻水泵升壓后至煙氣換熱器，加熱后至101℃，再打入熱網(wǎng)循環(huán)水供水母管。

夏季關(guān)掉與熱網(wǎng)循環(huán)水管道連接的支路上的閥門后，再接通煙氣水-水換熱器，煙氣冷卻水系統(tǒng)成為閉式水系統(tǒng)。凝結(jié)水作為煙氣換熱器的冷卻介質(zhì)，與煙氣冷卻水進(jìn)行二次換熱。8號(hào)低加出口引出部分凝結(jié)水，溫度為63℃，至煙氣水-水換熱器，與煙氣冷卻水換熱后升溫至89℃，經(jīng)泵升壓后匯入7號(hào)低加出口凝結(jié)水母中。煙氣冷卻水被凝結(jié)水冷卻后溫度降至73℃，經(jīng)煙氣冷卻水泵升壓后進(jìn)入煙氣換熱器加熱至101℃，再進(jìn)入煙氣水-水換熱器被冷卻。夏季同時(shí)還有溴化鋰熱水制冷負(fù)荷，進(jìn)水溫度75℃，回水溫度90℃。值得注意的是此負(fù)荷在類似印度等炎熱地區(qū)非常大。

煙氣側(cè)：煙氣側(cè)進(jìn)口溫度138℃，出口溫度100℃。

3 煙氣余熱回收裝置的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

采用年費(fèi)用法，分析采用煙氣余熱回收裝置的初投資、年運(yùn)行費(fèi)等，對(duì)加裝煙氣余熱回收裝置的經(jīng)濟(jì)性作出總和評(píng)價(jià)，決定是否采用煙氣余熱回收裝置。

3.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

3.1.1 節(jié)煤分析

在機(jī)組冬季供熱期間，在供熱采暖負(fù)荷達(dá)到機(jī)組原有最大采暖供熱能力前回收的煙氣余熱可減少機(jī)組的采暖抽氣，達(dá)到節(jié)煤目的，根據(jù)供熱計(jì)算，采暖期2臺(tái)機(jī)組可節(jié)約標(biāo)煤5837t。

在機(jī)組非采暖期，煙氣余熱回收至凝結(jié)水系統(tǒng)，可減少7段抽氣，按非采暖期平均工況計(jì)算，非采暖期兩臺(tái)機(jī)組可節(jié)約標(biāo)煤3674 t。

全年運(yùn)行，采用煙氣換熱器2臺(tái)機(jī)組全年共節(jié)約標(biāo)煤9511t。

3.1.2 節(jié)水分析

設(shè)置煙氣換熱器，可將煙氣溫度從～137℃減至～100℃進(jìn)入煙氣脫硫塔，比煙氣直接以～137℃進(jìn)入脫硫塔節(jié)省大量脫硫塔噴水量，經(jīng)計(jì)算，采用煙氣換熱器后2臺(tái)機(jī)組每年可節(jié)約水量～27.5萬(wàn)噸。

3.1.3 減排分析

燃煤電廠主要排放污染物為CO2和SO2，按每年兩臺(tái)機(jī)組節(jié)約標(biāo)煤耗量11790t，可減少CO2 4500t，可減少SO2 50t，具有很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 設(shè)置煙氣余熱回收裝置的經(jīng)濟(jì)比較

4 結(jié)束語(yǔ)

上述論述和對(duì)比可知，設(shè)置煙氣余熱回收裝置可合理回收煙氣中的余熱，大量降低發(fā)電機(jī)組能耗，雖然增加了初投資，但2臺(tái)機(jī)組每年節(jié)水約27.5萬(wàn)噸、節(jié)標(biāo)煤9511噸、多供熱269431 GJ/a、減排CO2約4500t、減排SO2約50t，煙氣換熱器設(shè)備初投資約2年即可收回，具有很大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

煙氣換熱器的設(shè)置，在高排煙溫度和低的酸露點(diǎn)溫度的條件下，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益，尤其對(duì)于有供熱或制冷負(fù)荷的電廠。其應(yīng)用方式和吸熱介質(zhì)的選取有很大的靈活性，關(guān)鍵在于對(duì)系統(tǒng)與換熱參數(shù)的精確的分析。