华电国际邹县发电厂增设低压省煤器技术方案(共21页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上华电国际邹县电厂#3炉增设低压省煤器深度回收烟气余热技 术 方 案华电国际邹县电厂2011年3月26日目录2.12.2.33.13.23.3.23.3.3.3.3.3.3.3.3.2摘 要华电国际邹县电厂#3炉(1025t/h)经机组优化改造后排烟温度可降为130,仍蕴含着巨大的余热资源。目前该余热完全浪费在湿法脱硫系统中,并且造成烟气中的水蒸汽含量增加。本方案提供了深度降低排烟温度以及上述余热利用的解决方法。经计算,增设低压省煤器后排烟温度可以降低至105以下,降低幅度不低于20。机组供电煤耗将降低1.582g/kwh,全年可节省标煤2871吨,年节水量9.58万吨
2、,减少烟囱内净烟气含水率20%,并且对于锅炉的正常运行不产生任何负面影响。本项目投资687万元/年,年效益273万元/年,投资回收期2.5年。华电国际邹县电厂#3炉增设低压省煤器深度回收烟气余热技 术 方 案一、工程背景邹县发电厂#3炉系东方锅炉厂首次生产的DG1000/170-1型亚临界自然循环锅炉。设计煤种为南屯与唐村混煤,锅炉设计排烟温度为134,锅炉设计效率91.27%,燃料消耗量175.28t/h。目前夏季锅炉出力1080t/h时可带机组功率320MW。本炉长期以来排烟温度偏高,平均可达150,夏季运行最高达到165。超出排烟温度设计值25-30。本次技改大修制定了炉内炉外联合降低锅
3、炉排烟温度的总体方案,根据这个方案,炉内通过空气预热器换热元件更换、省煤器延伸、制粉系统优化、设备消缺等措施,可将空气预热器出口温度降低到130左右,继续降低排烟温度单靠炉内的措施(已达极限)已不可能。因此决定采取炉外加装低压省煤器,以期达到深度回收烟气余热、节省脱硫水耗、保护烟囱的目的。目前电站锅炉深度降低排烟温度正成为一种趋势。根据调研,华电国际百年电力发展有限公司国内首次在#4机组完成了深度降低排烟温度的改造,将锅炉排烟温度从145降低至85(平时运行保持90),节省标准煤耗4.2g/kwh。上海外高桥三期的零能耗脱硫系统,也成功地将锅炉排烟温度降低到87,节省标准煤耗2.0g/kwh。
4、国内其他电厂如国电荆门电厂、扬州二电厂、六枝电厂、莱芜电厂等也在积极进行深度降低排烟温度的努力,制定相关技术改造方案或建设方案。二、设计方案分析2.1工程特点(1)本工程是作为炉内、外联合降低排烟温度改造的子工程而提出的。按照热力节能原理,降低排烟温度的重点必须放在炉内,这里回收烟气预热的节能量最大,只有炉内措施已无可能,才应该考虑炉外加装低压省煤器、继续降低烟气温度。因此,本工程的特点是回收热量的能级较低、传热温差较小、必须与汽轮机热力系统耦合,以尽可能在不利的设计条件下取得最大的节能效果。(2) 考虑到实际的排烟温度较低,本工程遇到防止低温腐蚀、减轻受热管磨损、降低烟道压降等一系列问题,必
5、须慎重应对。(3) 在技术经济比较的基础上,合理设计烟温的降低值为不低于20。如果过度降低烟气温度,除风机压头裕量的限制之外,单位烟温降的节能量将迅速下降,投资回收期亦将大大延长。2.2 基本设计思想(1) 可靠性原则。所有设计参数的选定必须首先考虑机组运行可靠。(2) 经济性原则。在运行可靠的前提下,尽可能增大换热温差,减少换热面的体积和重量,减少设备投资。(3) 优化原则。争取回收热量的能级最高。通过锅炉系统与汽轮机系统合理耦合,优化低压省煤器取水、回水点的位置达到。(4)安全原则。合理控制受热面金属壁温,避开烟气露点。这是保证受热面不泄漏的前提条件,所有方案必须首先满足这一条件。2.3节
6、能分析根据上述设计指导思想,锅炉回收烟气热量仅用于汽轮机的回热系统。在这种情况下,会由于排挤部分抽汽而导致冷源损失增加,使得所回收的热量产生的节能量降低。这是低品位热能回收的必然结果。但由于回收的余热是作为外部热量输入回热系统的,所以汽轮机只要增发功率,就会使循环效率提高。给发电系统带来的效益就是:在保证总功率不变的条件下,汽轮机汽耗率降低、热耗率降低,标准煤耗减少。三、设计方案介绍3.1系统简介低压省煤器的热力系统如附图1所示。低压省煤器本体以锅炉对称中心为界,安装于引风机出口至增压风机入口的两个竖直烟道内(附图2),烟道尺寸6300x5200mm。低压省煤器管内冷却水与主凝结水成并联布置。
7、其进水取自低压加热器系统,设计特定的进水方式与电调阀配合,可实现低压省煤器进水的切换与调整,从而增加运行机动性(排烟温度可调、金属壁温可控)。进入低压省煤器的凝结水吸收排烟热量后,在#3低加出口与主凝结水汇合。由凝结水系统流来的低压加热器主凝结水,经低压省煤器入囗集箱进入小顺流低压省煤器,经小顺流低压省煤器出口集箱进入大逆流低省入口集箱,流经蛇形管排吸收烟气热量,返回到#3低加出囗的主凝结水管道。在低压省煤器水侧管路加装一台30kw的升压泵,以克服低压省煤器本体及连接管道的流阻,保证其水侧流量,实现排烟余热的梯级利用。低负荷时则用于热水再循环,防止金属壁温低于烟气露点。由于实现了介质、烟气的逆
8、向流动,一方面可大大提高低压省煤器的传热系数,解决布置危机;另一方面,可使排烟温度的降低不受介质出口水温的限制,最大限度地降低排烟温度。低压省煤器的基本传热元件采用镍铬渗层钎焊螺旋翅片管、低温段采用ND钢。镍铬渗层钎焊螺旋翅片管具有接触热阻为零,抗腐蚀,耐磨损、轻积灰的优点。上述结构与尺寸的组合,经长期设计实践及运行业绩表明,具有较高的总传热系数和防止磨损、堵灰及抵抗腐蚀的综合性能。同时,在烟气流阻限制较严格的情况下,可使烟气侧流阻控制在允许值之内。蛇行管屏吊挂在管箱顶部的小横梁上,小横梁两端通过大横梁将重量传至立柱上。低压省煤器在设计分水流量下,可降低排烟温度20以上,通过调节低压省煤器的进
9、水温度(根据煤的含硫量),还可对排烟温度的降低幅度做一定的调整。3.2.主要设计数据3.2.1煤质数据表3-1 低压省煤器设计煤质数据煤质单位数值收到基低位发热量Qnet,arkJ/kg18500收到基氢Har%3.82全水分Mar%90收到基硫Sar%0.8收到基灰分Aar%33.1烟气露点tl91.5 注:煤质数据由电厂提供。3.2.2 热力计算数据汇总表3-2 热力计算数据汇总项 目单位数值备注发电负荷MW280常态工况进口烟温125出口烟温105烟温降20低省传热功率kW7018进水温度84烟气流阻pa375修正后给水侧流阻MPa0.0556漏风系数0.0053.2.3 换热面基本结构
10、尺寸:表3-3 受热面主要结构数据项 目单位数值备注传热管形式-镍基渗层管/ND钢烟道个数个2烟道宽(外边)m5.2烟道长(外边)m6.3螺旋肋片管直径mm38壁厚mm3.5管排数(大逆流段)排36管排数(小顺流段)排4管道规格mm273x8设备总重量kg3.2.4 经济性计算主要结果表3-4 经济性计算主要结果项 目单位数值备注回收热量kw7018排挤抽汽量t/h8.906冷源损失增加kj/kg24.02汽耗减少%0.5567标准煤耗降低g/kwh1.6832年节省标准煤t/y2871年节水量kg/y958003.3.若干设计说明3.3.1防止磨损采取的技术措施省煤器的磨损问题是国内外各电厂
11、锅炉普遍存在的问题,也是本次改造要考虑的技术要点之一。(1)将低压省煤器受热面布置在电除尘器之后,烟气中的绝大部分(99.9%)的灰分被电除尘分离,流经低省受热面的烟气中只含有微量的细灰,为避免低省受热面磨损创造了有利的环境条件。(2)受热面换热管采用镍基渗层高温钎焊螺旋翅片管,这种换热管基管与翅片表面渗有含镍、铬和磷的合金,极大提高了管子表面硬度和耐磨性,实验表明,镍基渗层零隙阻钎焊螺旋翅片管的维氏硬度为普通管的2-3倍。(3)采用大管径管,由于磨损速度反比于管径的一次方,可有效减轻受热面的磨损;(4) 螺旋翅片起到抑制贴壁流速的作用,这种结构特点可延长低压省煤器的磨损寿命;(5)烟道内部的
12、烟气动力场均经过数值计算和优化处理,防止烟气偏流的发生;(6)设计上避免出现烟气走廊、烟气偏流、局部漩涡;(7) 在所有弯头、烟气走廊部分,设计安装防磨设施。3.3.2 防止低温腐蚀采取的技术措施本设计方案考虑到本厂燃用煤的硫分,运行煤种平均达到0.8%,收到基全水分达到9%,设计过程中应慎重考虑受热面的结露腐蚀问题。(1)本次设计的低压省煤器的热力系统,采用了低加出水温度、流量可调的并联供水方式,设计进水温度为84,管子壁温处于87.5一117.8范围。这个范围,可保证绝大部分管排温度高于烟气露点,不会发生受热面的低温腐蚀。(2)为提高进口管排的最低壁温,将进水管排设计在烟气入口段(四排小顺
13、流管),小顺流管排材质均采用耐腐蚀的ND钢、避免产生低温腐蚀。3.2.3 防止积灰采取的技术措施关于防止受热面积灰,也是本设计重点考虑的因素。(1)受热面布置方位上避开高灰分区域。将低压省煤器受热面布置在电除尘器之后,烟气中的绝大部分(99.9%)的灰分被电除尘分离。(2)设计合适的烟速,保证将烟气中灰分带出。(3)螺旋翅片起到抑制贴壁流速的作用,这种结构特点可防止换热管上积灰的出现。(4)本方案采用了防止低温腐蚀的技术措施,可以有效保证受热面金属壁温处于烟气露点之上,避免“结露”现象的发生,从而避免了湿管壁粘灰现象的出现,可防止积灰的出现。3.3.4 对风机出力的影响本次改造安装后,常态工况
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