論鍋爐煙氣余熱在供熱上的綜合利用

田曉龍　卜心明　張雷

摘 要：近幾年，鍋爐煙氣余熱改造在全國(guó)各地開(kāi)始普遍應(yīng)用，主要采用單介質(zhì)方案，回收的煙氣余熱以用于機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)的凝結(jié)水加熱為主。該技術(shù)路線，排擠汽輪機(jī)低壓抽汽量，對(duì)機(jī)組整體經(jīng)濟(jì)性提高有限。本文主要論述了雙介質(zhì)煙氣余熱利用改造技術(shù)路線在供熱機(jī)組上的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煙氣; 余熱利用; 供熱

【中圖分類(lèi)號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】1008-1216（2016）11C-0069-02

排煙熱損失是電站鍋爐各項(xiàng)熱損失中最大的一項(xiàng)，一般為5%～8%。影響電站鍋爐排煙熱損失的主要因素是排煙溫度。目前，鍋爐普遍采用回收煙氣余熱加熱汽輪機(jī)凝結(jié)水的改造技術(shù)路線，該技術(shù)雖然回收了煙氣余熱，鍋爐效率明顯提高，但是因其排擠了用于低壓加熱器的汽輪機(jī)低壓抽汽，即低品質(zhì)蒸汽，限制了電廠發(fā)電機(jī)組整體經(jīng)濟(jì)性的提高，因此，研究回收煙氣余熱其他用途的技術(shù)路線十分必要。

低溫省煤器熱力參數(shù)選取的原則：在滿足安全性要求的前提下，兼顧經(jīng)濟(jì)性。所以首先要保證低溫省煤器受熱面能夠安全工作，不會(huì)因?yàn)楦g、磨損等問(wèn)題而停運(yùn)，這就需要對(duì)酸露點(diǎn)、煙氣的低溫腐蝕特性及管壁溫度與管內(nèi)外介質(zhì)的關(guān)系等問(wèn)題進(jìn)行深入研究;在滿足安全性的基礎(chǔ)上，盡量提高低溫省煤器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，盡可能多且高效回收煙氣余熱，提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)研究論證，在供熱汽輪機(jī)組上采用雙介質(zhì)煙氣余熱回收綜合利用的技術(shù)路線，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)就其實(shí)際應(yīng)用案例介紹分析如下：

某電廠2×200MW機(jī)組所配2臺(tái)（1、2號(hào)） HG -670/ 13.7- HM18型鍋爐，是哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)、制造的超高壓參數(shù)單汽包自然循環(huán)鍋爐，單爐膛，一次中間再熱，平衡通風(fēng)，室內(nèi)布置，固態(tài)排渣煤粉爐。該機(jī)組為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，采用抽凝式汽輪機(jī)，利用汽輪機(jī)抽汽加熱熱網(wǎng)水進(jìn)行供熱，海拉爾地處我國(guó)內(nèi)蒙古東部地區(qū)，采暖期較長(zhǎng)，每年的采暖期為9月20日至次年的5月10日。設(shè)計(jì)排煙溫度為138 ℃。而在實(shí)際運(yùn)行中1、2號(hào)機(jī)組鍋爐排煙溫度一直偏高，年均排煙溫度150℃左右。

因此，針對(duì)1、2號(hào)機(jī)組排煙溫度偏高的情況，首在空氣預(yù)熱器后面的尾部煙道加裝低溫省煤器，進(jìn)一步降低鍋爐排煙溫度，達(dá)到回收煙氣余熱的目的。

低溫省煤器改造方案：在空預(yù)器和電除塵之間的四路煙道內(nèi)布置低溫省煤器，省煤器采用雙介質(zhì)回收煙氣余熱。1.采暖期回收煙氣余熱用來(lái)加熱熱網(wǎng)回水，回收的熱量全部用來(lái)供熱;2.非采暖期回收煙氣余熱用來(lái)加熱汽輪機(jī)凝結(jié)水，減少汽輪機(jī)抽汽量，增加機(jī)組發(fā)電量。設(shè)計(jì)排煙溫度為90℃，省煤器采用H型翅片管，低溫省煤器設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試，符合現(xiàn)行使用的國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。為防止低溫結(jié)露腐蝕，省煤器入口段（高溫段）采用#20鋼，出口段（低溫段）采用耐低溫腐蝕的ND鋼，并設(shè)置蒸汽吹灰器，提高受熱面清潔度，保證換熱效果。其系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖。

低溫省煤器系統(tǒng)圖

余熱回收介質(zhì)選?。旱蜏厥∶浩魅肟跓煖貫?50 ℃，出口煙溫為90 ℃，低溫省煤器在熱力系統(tǒng)中的冷卻水取水方式，直接影響到經(jīng)濟(jì)效果和分析計(jì)算的方法以及設(shè)備運(yùn)行的安全、可靠性。根據(jù)電廠機(jī)組供熱的實(shí)際情況，本項(xiàng)目采用雙介質(zhì)方案。

非采暖期，低溫省煤器同時(shí)從2號(hào)低加入口和出口取部分凝結(jié)水（取水管道安裝調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)2號(hào)低加進(jìn)口和出口的水量），經(jīng)低溫省煤器加熱后回4號(hào)低加入口，同時(shí)，低溫省煤器系統(tǒng)設(shè)有熱水再循環(huán)，進(jìn)一步防止壁溫過(guò)低造成的管束低溫腐蝕，保證入口水溫為75℃（混水溫度可調(diào)）。1號(hào)低加入口凝結(jié)水溫度為34.3℃，2號(hào)低加入口凝結(jié)水溫為67.7℃，3號(hào)低加入口凝結(jié)水溫為103.7℃，4號(hào)低加入口凝結(jié)水溫為120.6℃。為了保證傳熱溫差，提高經(jīng)濟(jì)性，從上面數(shù)據(jù)看出：2號(hào)低加入口水溫適合，但2號(hào)低加入口水溫較低，容易造成設(shè)備低溫腐蝕，故從2號(hào)低加出口再引一路水源與2號(hào)低加入口混合后，提高進(jìn)入低溫省煤器的溫度?？刂乒鼙跍囟鹊耐瑫r(shí)，可在負(fù)荷率較低時(shí)，如50%負(fù)荷下，2號(hào)低加入口溫度為54.2℃，2號(hào)低加出口溫度為86.1℃，在50%負(fù)荷下，提高2號(hào)低加出口水量，以提高低溫省煤器的入口溫度。

采暖期，當(dāng)?shù)蜏厥∶浩饔糜诩訜釤峋W(wǎng)水時(shí)，低溫省煤器的冷卻水切換至低溫省煤器的冷卻水閉式循環(huán)系統(tǒng)，配備兩臺(tái)循環(huán)水泵（一運(yùn)一備），此閉式循環(huán)水系統(tǒng)通過(guò)水-水換熱器加熱熱網(wǎng)回水。約300t/h熱網(wǎng)循環(huán)水回水引入低溫省煤器的水-水換熱器，吸熱后返回?zé)峋W(wǎng)供水系統(tǒng)。

低溫省煤器主要參數(shù)

項(xiàng)目 低溫省煤器

低溫省煤器個(gè)數(shù) 臺(tái) 2

煙氣流量 Nm3/h 893773

進(jìn)口排煙溫度 ℃ 146

出口排煙溫度 ℃ 90

煙氣側(cè)壓降 Pa 400

1臺(tái)機(jī)組工質(zhì)總流量 t/h 330

換熱器進(jìn)口水溫 ℃ 75

換熱器出水溫度 ℃ 120

整個(gè)系統(tǒng)水側(cè)壓降 MPa 0.3

翅片管型式 -- H型翅片管

抽取凝結(jié)水量 t/h 260

再循環(huán)水量 t/h 70

板式換熱器入口水溫 ℃ 60

板式換熱器出口水溫 ℃ 98

熱網(wǎng)水流量 t/h 282

1臺(tái)機(jī)組煙冷總換熱功率 MW 15

1臺(tái)機(jī)組總換熱面積 m2 15000

1臺(tái)機(jī)組設(shè)備總重 t 330

項(xiàng)目實(shí)施情況：一臺(tái)200MW機(jī)組低溫省煤器改造項(xiàng)目總體投資約750萬(wàn)元，改造后，在非采暖期，帶熱網(wǎng)水系統(tǒng)供熱，整體運(yùn)行狀況穩(wěn)定，系統(tǒng)調(diào)節(jié)簡(jiǎn)便，利用熱網(wǎng)水系統(tǒng)安裝的水量調(diào)節(jié)閥，設(shè)定排煙溫度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，不需人為參與調(diào)節(jié)，考慮低溫省煤器后除塵器及煙道的低溫腐蝕情況，當(dāng)前排煙溫度暫按95℃控制，平均回收煙氣余熱14兆瓦，按照當(dāng)?shù)夭膳療嶂笜?biāo)，增加供熱能力20萬(wàn)平方米，一個(gè)采暖期可增加熱費(fèi)收入約520萬(wàn)元，扣除增加的引風(fēng)機(jī)耗電成本15萬(wàn)元，一個(gè)采暖期可產(chǎn)生505萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益，非采暖期回收煙氣余熱加熱凝結(jié)水可降低機(jī)組發(fā)電煤耗2.6g/kwh，節(jié)省發(fā)電成本約17萬(wàn)元，全年可產(chǎn)生522萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。考慮后期排煙溫度降到90℃運(yùn)行，增加的供熱能力可達(dá)到25萬(wàn)平方米，每個(gè)采暖期可增加熱費(fèi)收入650萬(wàn)元，加上非采暖期的收益，一年即可收回投資的87.7%，投資回報(bào)率相當(dāng)可觀。

從實(shí)際運(yùn)行情況不難看出，該項(xiàng)目的主要收益產(chǎn)生于采暖期回收煙氣余熱供熱，若不考慮供熱，僅回收煙氣余熱加熱凝結(jié)水，經(jīng)濟(jì)效益非常有限，投資回收期較長(zhǎng)。因此，對(duì)于有供熱市場(chǎng)和供熱環(huán)境的機(jī)組，采用雙介質(zhì)的改造 方案符合國(guó)家的節(jié)能產(chǎn)業(yè)政策和環(huán)保政策，具有極其廣闊的推廣和應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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