300 MW機(jī)組低品熱回收節(jié)能改造

汪明宇，賈希存，王鐵民

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北唐山 063200）

引言

近年來(lái)，隨著國(guó)際能源價(jià)格的上升，煤炭?jī)r(jià)格始終居高不下，通過(guò)節(jié)約能源來(lái)降低生產(chǎn)成本已成為企業(yè)亟待解決的問(wèn)題。電廠運(yùn)行過(guò)程中，定排、連排擴(kuò)容器及疏水?dāng)U容器都要有大量低壓汽水排放出來(lái)，這些都造成能源的嚴(yán)重浪費(fèi)。如果在電廠運(yùn)用低品熱的回收裝置和回收技術(shù)，就能夠有效回收連排擴(kuò)容器、定排擴(kuò)容器及疏水裝置所排放的汽水余熱，無(wú)論在環(huán)境效益還是經(jīng)濟(jì)效益方面都有重大意義[1]。

1 現(xiàn)狀

目前首鋼京唐公司自備電廠2×300 MW機(jī)組鍋爐連排汽水與排入定排中的鍋爐暖風(fēng)器疏水、鍋爐吹灰疏水均直接排放未作回收，在乏汽余熱回收等方面有一定的改造空間。

2×300 MW機(jī)組鍋爐連排水直接經(jīng)連排擴(kuò)容器擴(kuò)容后直排，連排水壓力為汽包壓力17.5 MPa，水量約為18 t/h。連排水在連排擴(kuò)容器內(nèi)閃蒸后蒸汽進(jìn)入除氧器，連排擴(kuò)容器壓力與除氧器連通，約為0.67 MPa，連排罐溫度為163.3℃。閃蒸后0.67 MPa的連排水進(jìn)入定排擴(kuò)容器進(jìn)行二次閃蒸，最終蒸汽排空，熱水排入定排池，造成了環(huán)境污染和能源浪費(fèi)。同時(shí)暖風(fēng)器疏水約為3 t/h，吹灰疏水排汽量約為4 t/h，暖風(fēng)器疏水和鍋爐吹灰疏水也進(jìn)入定排罐。連排水二次閃蒸產(chǎn)生的乏汽中有大量低品的熱能，乏汽具有較高的除鹽水價(jià)值、原水價(jià)值及除氧價(jià)值。運(yùn)用乏汽回收技術(shù)或裝置回收乏汽，不僅能夠節(jié)約熱能，還能有效節(jié)約水資源，進(jìn)而降低總的生產(chǎn)成本，促使企業(yè)取得良好經(jīng)濟(jì)效益[2]。

2 技術(shù)路線

每個(gè)機(jī)組增加一套低品熱回收裝置，將擴(kuò)容閃蒸后的連排水以及吹灰疏水、暖風(fēng)器疏水等的熱量進(jìn)行充分利用，與凝結(jié)水進(jìn)行換熱，提高凝結(jié)水的溫度，減少汽輪機(jī)的低壓抽汽。

現(xiàn)在定排罐就近增加1套低品熱回收裝置，用于回收擴(kuò)容閃蒸后的連排水以及吹灰疏水、暖風(fēng)器疏水。

2.1 方案理論計(jì)算

連續(xù)排污量約為qm=18 t/h，連排壓力P=17.5 MPa，經(jīng)擴(kuò)容閃蒸后，壓力降為 P＇=0.67 MPa，計(jì)算連排擴(kuò)容器閃蒸率。

17.5 MPa飽和水焓值為1715 kj/kg，0.67 MPa飽和水焓值為692 kj/kg，汽化潛熱為2070 kj/kg

（1）閃蒸率為：

（2）連排閃蒸汽量為：

（3）連排水量約為：

（4）暖風(fēng)器疏水約為qm3=3 t/h，吹灰疏水排汽量約為qm4=4 t/h，當(dāng)吹灰疏水和暖風(fēng)器疏水同時(shí)開(kāi)啟時(shí)總回收熱量約為[3]:

由于各項(xiàng)疏水流量會(huì)出現(xiàn)偏差，保守計(jì)算小時(shí)回收熱量約為Q總=3 MW。

（5）冷側(cè)熱側(cè)流量為：

換熱器換熱量為3 MW，熱側(cè)進(jìn)出口溫度90/45℃，冷側(cè)進(jìn)出口溫度32/82℃。

回收罐體中熱水溫度為90℃，熱焓值為377 kj/kg。冷卻噴淋水溫度為45℃，熱焓值為188kj/kg?？傒敵?0℃熱水量57 t/h，輸入回收罐的定排熱水量為16 t/h，噴淋水量為41 t/h。工質(zhì)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 工質(zhì)參數(shù)

（6）凝結(jié)水管道設(shè)計(jì)及壓降計(jì)算

原流程8#進(jìn)口至6#進(jìn)口，跨過(guò)兩個(gè)換熱器，若干閥門，同一平層管道阻力降約為100 kPa。經(jīng)計(jì)算改造后凝結(jié)水量約為51.4 t/h。管道總長(zhǎng)度約為260 m。

①若選用DN100管道

雷諾數(shù) Re=vd/э=1.92×105(э為動(dòng)力粘度 10-6)，絕對(duì)粗糙度K=0.3，沿程阻力系數(shù)λ=0.0290[4]。（8）

沿程阻力 R=(λρv2)/2d=535 Pa/m （9）

管道阻力為139 kPa?？紤]板式換熱器和閥門彎頭，管道阻力約為200 kPa。

②若選用DN125管道

雷諾數(shù)Re=vd/э=1.18×105，絕對(duì)粗糙度K=0.3，沿程阻力系數(shù) λ=0.0270[4]（11）

沿程阻力 R=(λρv2)/2d=152 Pa/m （12）

管道阻力為39.5 kPa?？紤]板式換熱器和閥門彎頭，管道阻力約為100 kPa?？身樌踊卦苈贰ＤY(jié)水分支管道選為DN125。

2.2 運(yùn)行方式

連排水及其他疏水在進(jìn)定排罐前引入分支進(jìn)入低品熱回收系統(tǒng)中的回收罐；在回收罐中降溫，經(jīng)過(guò)板式換熱器與凝結(jié)水進(jìn)行換熱，換熱后的疏水自循環(huán)回到回收罐吸收疏水的乏汽，多余的疏水通過(guò)調(diào)閥控制進(jìn)入排污降溫池。凝結(jié)水取自軸封加熱器后8#低壓加熱器前，經(jīng)過(guò)吸收熱量后被加熱到82℃，回到6#低壓加熱器入口前。工藝流程見(jiàn)圖1。

2.3 設(shè)備及參數(shù)

（1）低品熱回收裝置（安裝于定排罐旁用于回收吸收連排水以及吹灰暖風(fēng)器疏水等），參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 凝結(jié)水低品熱回收裝置性能參數(shù)

圖1 工藝流程圖

（2）換熱器（用于回收熱源與凝結(jié)水換熱），參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 換熱器參數(shù)

3 節(jié)能效益計(jì)算

計(jì)算參數(shù)：標(biāo)煤發(fā)熱量約為7000大卡/kg=29306000 kj/t，價(jià)格按照650元/t；原水按照5元/t計(jì)算，年運(yùn)行時(shí)間按照8000 h計(jì)算，電費(fèi)按照0.5元/kWh計(jì)算。

3.1 節(jié)約熱量

節(jié)約熱量按連排疏水量計(jì)算，連排水為9.1 t/h，最終降為45℃排出系統(tǒng)

①回收熱能:Q=9100 kg/h×（692-188） kj/kg=4586400 kj/h

②一年節(jié)約熱量:4586400 kj/h×8000 h/年=36.7×109kj/年。

③6段抽汽為0.12 MPa，203℃，焓值2880 kj/kg。

每年節(jié)約 6 段抽汽量：36.7×109kj/年÷2880 kj/kg=12000 t/年。

④一年節(jié)約標(biāo)煤:36.7×109kj/年÷29306000 kj/t=1252 t/年。

⑤一年節(jié)約費(fèi)用:1504t/年×650元/t=81.38萬(wàn)元/年。

3.2 節(jié)約水費(fèi)

①連排節(jié)約水量：9.1t/h×8000h/年=72800 t/年。

②吹灰疏水按照每天啟動(dòng)4 h，流量4 t/h，一年300 天計(jì)算，每年節(jié)省：4h/d×4t/h×300d/年=4800t/年。

③暖風(fēng)器疏水按照一年150天，流量3 t/h計(jì)算

每年節(jié)?。?4h/d×3t/h×150d/年=10800 t/年

總計(jì)每年節(jié)水：72800+4800+10800=88400 t

每年節(jié)水費(fèi)用：88400t×5元/t=44.2萬(wàn)元

3.3 電費(fèi)消耗

新增機(jī)組電耗約為11 kW/h

則電耗費(fèi)用：11×8000×0.5=4.4 萬(wàn)元

3.4 總節(jié)能效益

單套機(jī)組總節(jié)能效益為81.38+44.2-4.4=121萬(wàn)元。

綜上兩臺(tái)機(jī)組總節(jié)能效益約為每年242萬(wàn)元。

增設(shè)兩套2×300 MW低品質(zhì)熱能回收裝置總成本為192萬(wàn)元，成本回收時(shí)間192萬(wàn)元÷242萬(wàn)元/年=0.8 年。

3.5 其它收益

其它效益：定排罐在連排期間不再冒汽，改善視覺(jué)效果，提升企業(yè)的品質(zhì)和形象。

4 結(jié)語(yǔ)

從應(yīng)用效果看，擴(kuò)容閃蒸后的連排汽水以及吹灰器疏水、暖風(fēng)器疏水等的熱量進(jìn)行充分利用，與凝結(jié)水進(jìn)行換熱，提高凝結(jié)水的溫度，減少汽輪機(jī)的低壓抽汽，不僅能夠節(jié)約熱能，還能有效節(jié)約水資源，進(jìn)而降低總的生產(chǎn)成本。僅需一年時(shí)間就能夠收回所有投資成本。發(fā)電廠連排汽水、暖風(fēng)器疏水、吹灰器疏水，有效利用這些低品質(zhì)余熱，導(dǎo)致熱能浪費(fèi)的現(xiàn)象得到改善，不僅能夠避免資源浪費(fèi)，還能產(chǎn)生較好的環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益。因此，低品質(zhì)余熱回收節(jié)能技術(shù)改造具有良好且長(zhǎng)遠(yuǎn)的重要意義。