300mw循環(huán)流化床鍋爐余熱回收技術(shù)的應(yīng)用

300mw循環(huán)流化床鍋爐余熱回收技術(shù)的應(yīng)用

云南大唐國際能源有限公司開遠(yuǎn)變電站2.300mw工程是國家引入大循環(huán)紙漿、純凈煤發(fā)電技術(shù)后第一個(gè)化工項(xiàng)目。該鍋爐采用hg-1025、17.5-l.hm33系列300mw循環(huán)鍋爐，采用alstic公司技術(shù)，哈木倫格爾。哈木格爾和普通風(fēng)險(xiǎn)采用單管夾持結(jié)構(gòu)。主要由七個(gè)部分組成：主缸、四個(gè)高溫加熱風(fēng)分析儀、四個(gè)回料閥、四個(gè)外置式換熱器、四個(gè)內(nèi)置機(jī)械、四個(gè)內(nèi)置機(jī)械、四個(gè)熱態(tài)平臺(tái)和一個(gè)反向空預(yù)器。在b-cer條件下，設(shè)計(jì)鍋爐效率為92.8%，排放溫度為146，排放熱損失為5.23%。設(shè)計(jì)煤種為當(dāng)?shù)睾置?見表1,除塵器采用雙室五電場靜電除塵器,設(shè)計(jì)除塵效率99.81%。由于目前電煤供應(yīng)形勢緊張,大量摻燒劣質(zhì)煤種,入爐煤發(fā)熱量偏低,鍋爐實(shí)際排煙溫度平均高達(dá)167℃,高于設(shè)計(jì)排煙溫度21℃,干煙氣帶走的熱損失為5.479%,占整個(gè)鍋爐熱損失的59.749%;同時(shí)由于排煙溫度偏高導(dǎo)致飛灰比電阻增大,降低了電除塵器的除塵效率,降低鍋爐排煙溫度改造勢在必行。1低壓省煤器入口煙溫控制設(shè)計(jì)低壓省煤器本體受熱面安裝于空預(yù)器出口至電除塵入口的4個(gè)上行豎直煙道內(nèi),分甲乙兩側(cè)對稱布置。低壓省煤器受熱面進(jìn)回水管道對稱、并聯(lián)布置,避免因管道阻力不同造成的凝結(jié)水流量偏差。受熱面布置區(qū)域煙道擴(kuò)展改造,降低煙氣流速,以減輕低壓省煤器受熱面的磨損。在空預(yù)器出口至省煤器入口煙道設(shè)計(jì)有煙氣均流均溫導(dǎo)流板,將低壓省煤器入口煙溫盡可能調(diào)勻,通過控制每組煙道低省凝結(jié)水流量將除塵器入口煙溫調(diào)勻。低壓省煤器進(jìn)水采用#7低加出口和#6低加出口兩路取水,與主凝水管路呈并聯(lián)布置,如圖1所示。其中#7低加出口水溫在84℃左右,#6低加出口水溫在105℃左右。#7低加出口至低壓省煤器、#6低加出口至低壓省煤器以及低壓省煤器回水母管分別布置電動(dòng)調(diào)節(jié)閥,保持#6低加出口調(diào)節(jié)閥全開,調(diào)節(jié)#7低加出口調(diào)節(jié)閥以低壓省煤器入口水溫92℃為目標(biāo)投入自動(dòng),進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)低壓省煤器出口煙氣溫度時(shí),通過低壓省煤器回水母管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)低壓省煤器的水量,以調(diào)整低壓省煤器的降溫幅度。通過調(diào)節(jié)取水管路電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度控制省煤器進(jìn)水溫度,進(jìn)而控制低壓省煤器的換熱管壁溫,防止產(chǎn)生低溫腐蝕。進(jìn)入低壓省煤器的凝結(jié)水在本體受熱面內(nèi)吸收煙氣熱量后,匯合到#5低加出口主凝水管道。低壓省煤器調(diào)試運(yùn)行數(shù)據(jù)見表2。2壓迫省煤器管屏獨(dú)特設(shè)計(jì)技術(shù)本機(jī)組為了適應(yīng)鍋爐的尾部煙道復(fù)雜的煙氣運(yùn)行環(huán)境,保證長期可靠運(yùn)行,采用了一系列專門的管屏設(shè)計(jì)技術(shù)。2.1金屬基復(fù)合材料的復(fù)合低壓省煤器本體換熱元件采用專有表面處理技術(shù),使得耐腐蝕和耐磨損金屬與換熱管母體表面和翅片表面形成一層固溶體,緊密結(jié)合在一起?；咎卣饔?(1)表面光滑通過表面處理,翅片管表面均勻地覆蓋一層耐腐蝕金屬層,光滑,光亮。如圖2所示。這一光滑的滲層對于減輕積灰起到了積極作用。(2)高、風(fēng)速下的摩擦學(xué)行為管子采用表面處理工藝后,可在管子表面形成一層合金滲層,提高了管子的表面硬度。實(shí)驗(yàn)表明,處理后的硬度比處理前的管子表面硬度提高80%。顯然,表面硬度的提高,對于防止磨損至關(guān)重要。實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和工業(yè)中試試驗(yàn)均證明了這一事實(shí),經(jīng)過表面處理的翅片管的耐磨性明顯優(yōu)于后者。單位時(shí)間的磨損量與高頻焊翅片管相比,高風(fēng)速時(shí)約小5%~20%,低風(fēng)速時(shí)約小5%~50%。一方面經(jīng)過表面處理的換熱元件的表面硬度高,另一個(gè)原因就是在表面處理過程中,管子表面還形成了一層鈍化膜,也提高了抗磨損能力。(3)認(rèn)同造成的強(qiáng)化層由于換熱管表面滲進(jìn)了一層耐腐蝕合金,再加上表面形成的一層鈍化層,使得該管子的耐腐蝕性得到極大地提高。因此這種表面處理的換熱翅片管適用低溫?zé)煔庥酂峄厥者^程中防治煙道內(nèi)的低溫腐蝕。(4)肋根和基管的焊著率這一換熱管表面工藝可以保證焊料添滿翅片和基管之間的縫隙,其肋根和基管的焊著率可達(dá)100%,翅片與管子母體的接觸熱阻為零。這樣就可以加大整體換熱系數(shù),在有限的煙道空間內(nèi),充分利用換熱面,減少換熱器的幾何尺寸,降低換熱器的阻力。2.2低熱值分布充放電技術(shù)除了采用專門的換熱元件之外,防止磨損的技術(shù)例如防磨套管等之外,還采用了其他最新的專門控制磨損的技術(shù),包括翅片的幾何尺寸與換熱管間距的協(xié)同技術(shù),可以有效利用螺旋翅片管的尾渦、側(cè)渦的清灰效應(yīng)避免煙氣中的灰沉積;利用排煙灰粒的混沌特征充分估計(jì)灰粒的尺寸效應(yīng)和沖擊效應(yīng),并予以有效控制;細(xì)灰的電泳效應(yīng)及其消除技術(shù)等。這些新技術(shù)的應(yīng)用,使得本設(shè)計(jì)有別于其他的工程,可以保證長時(shí)間的可靠運(yùn)行。2.3特殊的防腐設(shè)計(jì)本工程除了采用換熱管表面處理技術(shù)之外,還采用了其他最新的專有技術(shù),包括煙氣露點(diǎn)的精準(zhǔn)確定與壁溫控制技術(shù);準(zhǔn)確利用有限腐蝕理論。3經(jīng)濟(jì)分析3.1低壓省煤器回收的熱量的經(jīng)濟(jì)性分析由于加裝了低壓省煤器,原來由低壓加熱器抽汽加熱的部分凝結(jié)水,現(xiàn)通過低壓省煤器由鍋爐排煙余熱加熱,這樣就節(jié)省了低壓加熱器系統(tǒng)的抽汽量,節(jié)省的這部分抽汽將返回汽輪機(jī)做功,從而使機(jī)組的發(fā)電煤耗降低。這部分熱量屬于排煙余熱,如果不被利用,則隨煙氣的排放而全部損失掉,所以利用低壓省煤器回收的這部分熱量對于回?zé)嵯到y(tǒng)來說屬于外部輸入熱量。采用等效熱降法進(jìn)行熱經(jīng)濟(jì)性分析,將低壓省煤器回收的排煙余熱作為外部純熱量輸入系統(tǒng),而鍋爐的有效熱量不變。根據(jù)圖1,低壓省煤器回收的熱量將排擠#6、#5低加及除氧器的抽汽,它們將各自返回汽輪機(jī)做功,從而使機(jī)組的發(fā)電功率增加,熱耗降低。低壓省煤器靠排擠抽汽而收獲的電功與換熱量之比稱為各低加的抽汽效率。按照等效焓降原理,只需要計(jì)算出各低加的抽汽效率,即可計(jì)算出汽輪機(jī)多發(fā)的功率,從而計(jì)算出煤耗的節(jié)省量。3.2q-疏水hd對于不同疏水放熱除氧器的抽汽效率根據(jù)汽輪機(jī)的熱力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算原理為等效焓降法,詳見表3,表中各計(jì)算公式為:加熱器焓升τ=出口水焓h2-進(jìn)口水焓h1抽汽放熱q=抽汽焓hq-疏水焓hd(對于混合式加熱器疏水焓用進(jìn)口水焓h1代替)加熱器疏水放熱γ=上級疏水焓hs1-本級疏水焓hs(對于混合式加熱器本級疏水焓用進(jìn)口水焓h1代替)。抽汽效率η:#1低加:η1=(h1-hc)/q1=hh1/q1#2低加:η2=[h2-hc-hh1*γ1/q1]/q2=hh2/q2#3低加:η3=[h3-hc-hh2*γ2/q2-hh1*γ1/q1]/q3=hh3/q3#4低加:η4=[h4-hc-hh3*γ3/q3-hh2*γ2/q2-hh1*γ1/q1]/q4=hh4/q4除氧器:3.3熱耗率及煤耗降低實(shí)際熱耗率:q=8319kJ/(kW·h)機(jī)組等效焓降:H=1145.82k/kg循環(huán)熱效率增加:dη=8.52/(1145.82+8.52)=0.74%熱耗率降低:δq=0.74%*8319=61.385kJ/(kW·h)發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗降低:δbs=61.385/0.9179/0.985/29.27=2.317g/(kW·h)式中,0.9179——鍋爐熱效率;0.985——管道效率;29.27——標(biāo)準(zhǔn)煤熱值的1000倍。3.4主機(jī)的能耗計(jì)算輔機(jī)耗電主要計(jì)算結(jié)果列于表4。3.5經(jīng)濟(jì)計(jì)算的總結(jié)經(jīng)濟(jì)性計(jì)算匯總見表5。4發(fā)展高效節(jié)能技術(shù)(1)300MW循環(huán)流化床鍋爐增設(shè)低壓省煤器系統(tǒng)后,解決了鍋爐排煙溫度高和除塵器入口煙溫偏差大的技術(shù)難題,在保證不出現(xiàn)受熱面積灰、低溫腐蝕的情況下大幅度降低排煙溫度、減少汽機(jī)抽汽量、提高抽汽效率確保機(jī)組的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保運(yùn)行。(2)實(shí)施該項(xiàng)技術(shù)后,供電煤耗率平均下降2g/(kw·h)。該項(xiàng)技術(shù)的長期穩(wěn)定運(yùn)行表明,基于低壓省煤器技術(shù)的排