一、必要性和可行性
排煙熱損失是鍋爐各項(xiàng)熱損失中最大的一項(xiàng),一般約為5%~12%,占鍋爐熱損失的60%~70%。影響排煙熱損失的主要因素 是排煙溫度,一般情況下,排煙溫度每增加 10 ℃,排煙熱損失增加0.6% ~I .0%,相應(yīng)多耗煤1.2% ~2.4%。若以燃用熱值為20 000 kJ/kg煤的410 t/h高壓鍋爐為例,則每年多 消耗近萬(wàn)噸動(dòng)力用煤。我國(guó)許多電站鍋爐 的排煙溫度高于設(shè)計(jì)值,約比設(shè)計(jì)值高20~50℃。所以,降低排煙溫度對(duì)于節(jié)約燃料、降低污染具有重要的實(shí)際意義 (具體資料見附件資料) 以降低排煙溫度為目的的鍋爐技術(shù)改造的方案較多??紤]到大多數(shù)電廠鍋爐尾部煙道空間太小,防磨、防腐蝕要求較高,引風(fēng)機(jī)的壓頭裕量不大等實(shí)際情況,我們采用利用低壓給水回收鍋爐排煙余熱的低壓省煤器方案,受熱面形式則采用螺旋肋片復(fù)合擴(kuò)展表面蛇形管,并且采用鎳鉻滲層零隙阻換熱管,以便達(dá)到在有限空間內(nèi)最大限度降低排煙溫度并保證可靠運(yùn)行的目的。采用該方案,入爐熱風(fēng)溫度不受任何影響,且排煙溫度可以根據(jù)季節(jié)和煤質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 低壓省煤器及擴(kuò)展表面強(qiáng)化換熱技術(shù)用于鍋爐尾部受熱面改造是山東大學(xué)和焦作市國(guó)能換熱設(shè)備廠的成熟技術(shù),已經(jīng)成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)多家電廠鍋爐的節(jié)能改造,在理論上也己發(fā)展到結(jié)構(gòu)系統(tǒng)最優(yōu)化的階段。在山東省,龍囗電廠于1997年6月投運(yùn)了兩臺(tái)低壓省煤器(配2臺(tái)100MW機(jī)組),至今己運(yùn)行了八年多,降低排煙溫度(165~135)30℃(且排煙溫度可調(diào)節(jié)),取得顯著效益。2003年龍口電廠200MW機(jī)組#5、#6爐采用低壓省煤器降低排煙溫度45℃,煤耗降低4.95g/kwh。威海電廠#2鍋爐于2003年10月投運(yùn)了螺旋肋片管低壓省煤器(配125MW),降低排煙溫度(167~142)30℃,降低發(fā)電煤耗3.36 g/kwh。威海電廠#1鍋爐于2006年3月設(shè)計(jì)加裝低壓省煤器,濟(jì)寧運(yùn)河電廠137MW機(jī)組#1、#2爐于2006設(shè)計(jì)加裝低壓省煤器,投運(yùn)后降低排煙溫度(163~138)25℃,取得良好的使用效果。山西神頭一電廠200MW機(jī)組,#3、#4爐通過(guò)加裝低壓省煤器降低排煙溫度(176~156)20℃,取得良好的節(jié)能和環(huán)保效益。貴州黔桂電廠200MW機(jī)組#3、#4爐采用低壓省煤器降低鍋爐排煙溫度(176~156)25℃,取得良好的經(jīng)濟(jì)效益?,F(xiàn)在山西神頭一電廠#5、#6爐200MW,貴州黔桂電廠#5爐200MW機(jī)組,山東白楊河137MW機(jī)組(循環(huán)流化床),華能海口電廠125MW鍋爐機(jī)組低壓省煤器項(xiàng)目工程進(jìn)行中,遼寧清河電廠200MW機(jī)組和山西古交發(fā)電廠300MW機(jī)組也準(zhǔn)備采用低壓省煤器降低排煙溫度,實(shí)現(xiàn)降低煤耗和脫硫工程需要的目的。 根據(jù)已加裝低壓省煤器電廠使用情況,在進(jìn)行熱力計(jì)算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的基礎(chǔ)上,得出以下可行性結(jié)論; 1)鍋爐尾部煙道空間可以安排布置開全部低壓省煤器受熱面; 2)汽輪機(jī)的熱力系統(tǒng)及參數(shù)適于進(jìn)行低壓省煤器的改造; 3)設(shè)備投資節(jié)省,回收期很短,技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行; 4)擴(kuò)展表面制造工藝和質(zhì)量己全部過(guò)關(guān)。
綜上所述,加裝低壓省煤器降低排煙溫度的鍋爐改造,不僅具備必要性、緊迫性,而且具備了可行性。
二.系統(tǒng)介紹
并聯(lián)于回?zé)嵯到y(tǒng)的低壓省煤器,其進(jìn)口水取自低加出口,進(jìn)入低壓省煤器的凝結(jié)水吸收排煙熱量。這種熱力系統(tǒng),低壓省煤器的給水跨過(guò)若干級(jí)加熱器,利用級(jí)間壓降克服低壓省煤器本體及連接管道的流阻,不必增設(shè)水泵,捉高了運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、可靠性,同時(shí)也自然地實(shí)現(xiàn)了排煙余熱的梯級(jí)利用。 低壓省煤器的總體布置采用了雙煙道錯(cuò)列管排逆流布置,實(shí)現(xiàn)了介質(zhì)、煙氣的逆向流動(dòng),一方面可大大提高低壓省煤器的傳熱系數(shù),解決布置危機(jī);另一方面,可使排煙溫度的降低不受介質(zhì)出口水溫的限制,最大限度地降低排煙溫度。 低壓省煤器傳熱元件采用螺旋肋翅片管,螺旋肋片與母管的焊接工藝為高溫釬焊鎳基滲層,接觸熱阻幾乎為零。 上述結(jié)構(gòu)與尺寸的組合,經(jīng)長(zhǎng)期設(shè)計(jì)實(shí)踐及運(yùn)行實(shí)績(jī)表明,具有較高的總傳熱系數(shù)和防止磨損、堵灰的綜合性能。同時(shí),在煙氣流阻限制較嚴(yán)格的情況下,可使煙氣側(cè)流阻控制在允許值之內(nèi)。
三.技術(shù)特點(diǎn)
1.低壓省煤器的水流量可調(diào)節(jié) 為提高系統(tǒng)的安全、可靠性,低壓省煤器的水側(cè)不增加水泵,其流動(dòng)阻力借助級(jí)間壓力降來(lái)克服。可以通過(guò)調(diào)節(jié),獲得任意需要的低省過(guò)水流量。
2. 低壓省煤器的壁溫可控制,可確保壁溫略高于煙氣露點(diǎn),不發(fā)生低溫腐蝕。
3.現(xiàn)運(yùn)行中,一般鍋爐引風(fēng)機(jī)在滿負(fù)荷下壓頭裕量不多,即使考慮到排煙溫度降低,可使煙氣流阻減少,對(duì)新裝低省的流阻限制也十分嚴(yán)格。本改造采取多項(xiàng)措施降低煙氣壓降,使之滿足鍋爐引風(fēng)機(jī)運(yùn)行要求。
4. 省煤器的磨損問(wèn)題是國(guó)內(nèi)外各電廠鍋爐普遍存在的問(wèn)題,也是本次改造要考慮的技術(shù)要點(diǎn)之一。采取多項(xiàng)措施,改善低壓省煤器的磨損狀況,確保低壓省煤器的磨損壽命不低于8~10年。
四.經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算分析
以濟(jì)寧運(yùn)河電廠為例,經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算結(jié)果如下: 機(jī)組效率相對(duì)提高值: δηi = (%) 熱耗率降低值: δq =δηi ×q = 0.970×8538 = 82.81 (kJ/kwh) 標(biāo)準(zhǔn)煤耗降低值: δbs = ( g / kwh ) 式中 ηb —鍋爐效率,ηgl=90.95% ηgd —管道效率,ηgd=0.98 年節(jié)標(biāo)煤量: ΔBb=cPτδbs =0.65×137000×5500×3.17×10-6 = 1554 ( t ) 式中 c—年均負(fù)荷率,c=65% P—機(jī)組額定功率,P=137000 kw τ—機(jī)組年運(yùn)行小時(shí)數(shù),τ=5500 時(shí) 年經(jīng)濟(jì)效益: (萬(wàn)元)
以上經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算結(jié)果表明,本工程項(xiàng)目的投運(yùn),可降低機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)煤耗3.17 g/kwh,年經(jīng)濟(jì)效益達(dá)115萬(wàn)元,項(xiàng)目的全部投資僅需約一年即可收回,運(yùn)行一年后,電廠將以每臺(tái)鍋爐超過(guò)115萬(wàn)元的年收益取得回報(bào)。因此本項(xiàng)目具有很高的產(chǎn)出投入比。
五.結(jié)論:
1. 采用螺旋肋片管低壓省煤器可解決發(fā)電廠鍋爐的排煙溫度偏高問(wèn)題。 2. 以137MW機(jī)組為例,每臺(tái)機(jī)組改造后熱耗率降低,標(biāo)準(zhǔn)煤耗減少約3.17 g/kWh,年經(jīng)濟(jì)效益達(dá)115萬(wàn)元,投資回收年限(按保守計(jì))約一年。
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