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各地開始普遍應用，主要采用單介質方案，回收的煙氣余熱以用于機組回熱系統(tǒng)的凝結水加熱為主。該技術路線，排擠汽輪機低壓抽汽量，對機組整體經濟性提高有限。本文主要論述了雙介質煙氣余熱利用改造技術路線在供熱機組上的應用。

關鍵詞：煙氣; 余熱利用; 供熱

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】B 【文章編號】1008-1216（2016）11C-0069-02

排煙熱損失是電站鍋爐各項熱損失中最大的一項，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凝結水的改造技術路線，該技術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低壓抽汽，即低品質蒸汽，限制了電廠發(fā)電機組整體經濟性的提高，因此，研究回收煙氣余熱其他用途的技術路線十分必要。

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，兼顧經濟性。所以首先要保證低溫省煤器受熱面能夠安全工作，不會因為腐蝕、磨損等問題而停運，這就需要對酸露點、煙氣的低溫腐蝕特性及管壁溫度與管內外介質的關系等問題進行深入研究;在滿足安全性的基礎上，盡量提高低溫省煤器運行的經濟性，盡可能多且高效回收煙氣余熱，提高電廠的經濟效益。經研究論證，在供熱汽輪機組上采用雙介質煙氣余熱回收綜合利用的技術路線，具有顯著的經濟效益。現(xiàn)就其實際應用案例介紹分析如下：

某電廠2×200MW機組所配2臺（1、2號） HG -670/ 13.7- HM18型鍋爐，是哈爾濱鍋爐廠有限責任公司設計、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，室內布置，固態(tài)排渣煤粉爐。該機組為熱電聯(lián)產機組，采用抽凝式汽輪機，利用汽輪機抽汽加熱熱網水進行供熱，海拉爾地處我國內蒙古東部地區(qū)，采暖期較長，每年的采暖期為9月20日至次年的5月10日。設計排煙溫度為138 ℃。而在實際運行中1、2號機組鍋爐排煙溫度一直偏高，年均排煙溫度150℃左右。

因此，針對1、2號機組排煙溫度偏高的情況，首在空氣預熱器后面的尾部煙道加裝低溫省煤器，進一步降低鍋爐排煙溫度，達到回收煙氣余熱的目的。

低溫省煤器改造方案：在空預器和電除塵之間的四路煙道內布置低溫省煤器，省煤器采用雙介質回收煙氣余熱。1.采暖期回收煙氣余熱用來加熱熱網回水，回收的熱量全部用來供熱;2.非采暖期回收煙氣余熱用來加熱汽輪機凝結水，減少汽輪機抽汽量，增加機組發(fā)電量。設計排煙溫度為90℃，省煤器采用H型翅片管，低溫省煤器設備的設計、制造、安裝、調試，符合現(xiàn)行使用的國家有關標準和行業(yè)標準。為防止低溫結露腐蝕，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)設計如圖。

低溫省煤器系統(tǒng)圖

余熱回收介質選取：低溫省煤器入口煙溫為150 ℃，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，直接影響到經濟效果和分析計算的方法以及設備運行的安全、可靠性。根據(jù)電廠機組供熱的實際情況，本項目采用雙介質方案。

非采暖期，低溫省煤器同時從2號低加入口和出口取部分凝結水（取水管道安裝調節(jié)閥，調節(jié)2號低加進口和出口的水量），經低溫省煤器加熱后回4號低加入口，同時，低溫省煤器系統(tǒng)設有熱水再循環(huán)，進一步防止壁溫過低造成的管束低溫腐蝕，保證入口水溫為75℃（混水溫度可調）。1號低加入口凝結水溫度為34.3℃，2號低加入口凝結水溫為67.7℃，3號低加入口凝結水溫為103.7℃，4號低加入口凝結水溫為120.6℃。為了保證傳熱溫差，提高經濟性，從上面數(shù)據(jù)看出：2號低加入口水溫適合，但2號低加入口水溫較低，容易造成設備低溫腐蝕，故從2號低加出口再引一路水源與2號低加入口混合后，提高進入低溫省煤器的溫度。控制管壁溫度的同時，可在負荷率較低時，如50%負荷下，2號低加入口溫度為54.2℃，2號低加出口溫度為86.1℃，在50%負荷下，提高2號低加出口水量，以提高低溫省煤器的入口溫度。

采暖期，當?shù)蜏厥∶浩饔糜诩訜釤峋W水時，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)，配備兩臺循環(huán)水泵（一運一備），此閉式循環(huán)水系統(tǒng)通過水-水換熱器加熱熱網回水。約300t/h熱網循環(huán)水回水引入低溫省煤器的水-水換熱器，吸熱后返回熱網供水系統(tǒng)。

低溫省煤器主要參數(shù)

項目 低溫省煤器

低溫省煤器個數(shù) 臺 2

煙氣流量 Nm3/h 893773

進口排煙溫度 ℃ 146

出口排煙溫度 ℃ 90

煙氣側壓降 Pa 400

1臺機組工質總流量 t/h 330

換熱器進口水溫 ℃ 75

換熱器出水溫度 ℃ 120

整個系統(tǒng)水側壓降 MPa 0.3

翅片管型式 -- H型翅片管

抽取凝結水量 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

熱網水流量 t/h 282

1臺機組煙冷總換熱功率 MW 15

1臺機組總換熱面積 m2 15000

1臺機組設備總重 t 330

項目實施情況：一臺200MW機組低溫省煤器改造項目總體投資約750萬元，改造后，在非采暖期，帶熱網水系統(tǒng)供熱，整體運行狀況穩(wěn)定，系統(tǒng)調節(jié)簡便，利用熱網水系統(tǒng)安裝的水量調節(jié)閥，設定排煙溫度，實現(xiàn)自動調節(jié)，不需人為參與調節(jié)，考慮低溫省煤器后除塵器及煙道的低溫腐蝕情況，當前排煙溫度暫按95℃控制，平均回收煙氣余熱14兆瓦，按照當?shù)夭膳療嶂笜耍黾庸崮芰?0萬平方米，一個采暖期可增加熱費收入約520萬元，扣除增加的引風機耗電成本15萬元，一個采暖期可產生505萬元的經濟效益，非采暖期回收煙氣余熱加熱凝結水可降低機組發(fā)電煤耗2.6g/kwh，節(jié)省發(fā)電成本約17萬元，全年可產生522萬元的經濟效益。考慮后期排煙溫度降到90℃運行，增加的供熱能力可達到25萬平方米，每個采暖期可增加熱費收入650萬元，加上非采暖期的收益，一年即可收回投資的87.7%，投資回報率相當可觀。

從實際運行情況不難看出，該項目的主要收益產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水，經濟效益非常有限，投資回收期較長。因此，對于有供熱市場和供熱環(huán)境的機組，采用雙介質的改造 方案符合國家的節(jié)能產業(yè)政策和環(huán)保政策，具有極其廣闊的推廣和應用前景。

參考文獻：

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