水热媒空气预热器在CFB锅炉上的应用

1 8 工业锅炉 2 0 1 2年第 2期 ( 总第 1 3 2期 ) 文章编 号 ： 1 0 0 4 8 7 7 4 ( 2 0 1 2 ) 0 2 1 8 -0 3 水热媒空气预热器在 C F B锅炉上的应用 刘志民， 侯京 立 ( 中国石化股份公司齐鲁分公司胜利炼油厂 ， 山东 淄博 2 5 5 4 3 4 ) Th e Ap p l i c a t i o n o f He a t M e d i u m W a t e r Ai r Pr e h e a t e r i n CFB Bo i l e r s L I u Z h i mi nH0U J i n g l i ( S I N O P E C Q i l u R e fi n i n g a n d C h e mi c a l C o L t d ， Z i b o 2 5 5 4 3 4， C h i n a ) 摘 要 ： 介绍了水热媒技术在 C F B锅炉排烟系统空气预热器技术改造中的应用， 通过技术 改造 ， 进一步降低了锅炉排烟温度， 提高了供风温度， 从而使锅炉的综合热效率得到了进一步的 提高， 对锅炉的经济运行起到了促进作用。 关键词 ： 水热媒 ；空气预热器 ； C F B； 改造 中图分类号 ： T K 2 2 3 3 4 ： T K 2 2 9 6 6 文献标识码 ： B 0前言 中石化股份公司齐鲁分公司炼油厂两台型号为 H M2 2 0 -9 8 5 4 0 一A循 环流化 床锅 炉， 自投 用 以 来 ， 排 烟 温度 在 1 5 5 C左 右 ， 高于 原 设 计值 ( 1 4 0 q C) ， 导致锅炉热效率不能达标 ， 锅炉 的经济性无法 发挥。为此决定对该锅炉进行节能改造 ， 并且首先 在 2 C F B锅炉上实施 ， 要求将锅炉排烟温度降低至 1 3 5左 右 。 1 锅炉运行现状 该锅炉省煤器出 口烟气温度设计值为 2 3 9 ， 实际运行值为 2 4 8， 最终排烟温度设计值 为 1 4 0 ， 实际排烟温度为 1 5 5 o C。为了将最终排烟温度 降低至 1 3 5 ， 有两种途径可供选择 ： ( 1 ) 改造省煤器 ， 采用强化换热技术 ， 增加省煤 器吸热量 ； ( 2 ) 改造空气预热器 ， 采用强化换热技术 和增 加换热面积 ， 增加空气预热器的吸热能力 。 对于省煤器改造 ， 由于 目前省煤器设备本身情 况 良好 ， 即使 最小的改动 ( 如将低温段一组光管省 煤器改造成螺旋翅片管或直肋鳍 片管省煤器 ) 工作 量也较大 ， 而且仅改造省煤器对降低排烟温度效果 并不 明显 ， 不能满足将排烟温度降至 1 3 5 的要求。 收稿 15 1 期 ： 2 0 1 1 1 1 2 1 第 一 作 者 ： 刘 志 民 ， 1 9 9 0年 毕业 于 山东 工业大 学 ， 高级 T程 师 ， 现任 中石化股 份 公 司 齐 鲁 分 公 司 炼 油厂副总工 程师 ， 长 期 从 事 炼 油 设 备 管 理工作。 该锅炉空气预热器为光管卧式空气预热器 ， 换 热管顺排布置 ， 烟气走管外 ， 空气走管 内。其 中： 二 次风空气预热器为单管程、 单壳程， 布置在空气预热 器的高温段 ， 一次风空气预热器为三管程、 单壳程 ， 布置在空气预热器低温段。 目前该空气预热器设备 本身状况 良好。 由于目前排烟温度为 1 5 5 o C左右， 进 一步降低 排烟温度至 1 3 5 ， 传热温差很小 ， 需要增加很多换 热面积 ， 同时还需要较大的布置空间。由于现场空 问紧凑 ， 常规改造方案的设计具有很大难度 。 2改造技术路线选择 ( 1 ) 原空气预热器结构基本不变 ( 图 1中部件 1 、 2 ) ， 只是在原换热管( 规格为 + 6 0 3 m m3 mm) 内增设强化换热元件紊流片 ， 通过强化空气预 热器管内换热， 提高空气预热器 的换热效果， 达到降 低排烟温度 目的 ； ( 2 ) 增设二次风前置预热器 ， 由于现场 空间位 置限制 ， 二次风前置空气预热器采用水热媒式空气 预热器 。该空气预热器 以除盐水 为热媒 ， 将烟气中 的热量取出后 通过热媒 水传递 给鼓风机 出 口二次 风， 提高了二次风 的温度。此方案对烟道和风道改 动很小 ， 非常有利于十分紧凑的现场布置。 3 水 热媒 空气预热器 工作原理和流程 水热媒空气预热器工作原理和流程见图 1 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 节能与改造 水热媒空气预热器在 C F B锅炉上的应用 1 9 j 娴气进口 2 4 8 2 6 2 4 o 2 k 1 、 2 一分别为原有的空气预热器3 一改造新增的水热媒空气预热器4 一二次风空气换热器 5 一管道系统放气阀6 一热水循环泵 图 1 水热媒空气预热器流程图 3 1 水热媒流程 水热媒空气预热器主要由烟道中的烟气换热器 ( 部件 3 ) 、 风道中的二次风空气换热器 ( 部件 4 ) 、 两 台热水循环泵 ( 部件 6 ) 及相应的循环热水管道等组 成 ， 利用装置现有 0 61 0 MP a除盐水作为热媒 水 ， 建立一个闭路循环系统， 吸收原空气预热器出口 烟气 中的余热 ， 加热鼓风机出口二次风。 0 61 0 M P a热媒水经热水循环泵加压后进 入烟气换热器 ， 在烟气换热器 ( 部件 3 ) 吸收烟气的 余热 ， 温升至 1 1 5左右后进人二次风空气换热器 ( 部件 4 ) 加热空气 ， 经换热后的热媒水返 回热水循 环泵人 口， 如此循环 ， 源源不断将烟气 中的热量传给 二次风。运行期 间热媒水循环利用 ， 不产生损耗 。 为了防止烟气换热器发生低温酸露点腐蚀 ， 在 空气换热器热媒水进、 出口之间设置 了一套手动旁 通调节阀， 用于控制空气换热器换热量 ， 保证进烟气 换热器热媒水温度高于烟气露点温度 ， 即烟气换热 器的最低壁温高于酸露点温度。 3 2 水热媒空气预热器的特点 ( 1 ) 由于水热媒空气预热器通过热媒水管将热 量由烟气传递给空气 ， 无需 象普通间壁空气预热器 一 样 ， 将烟气和空气交叉在一起 ， 改造时避免了对体 积庞大的烟道或风道进行较大的改动， 布置简单灵 活 ， 非常有利于拥挤的现场改造 ， 方案可实施性强 ； ( 2 ) 水热媒空气预热器烟气和空气均 为管外换 热 ， 烟气和空气流动阻力小 ， 加上烟 、 风道改动小 ， 因 此增设水热媒空气预热器对整个锅炉烟风系统影响 很 小 ； ( 3 ) 由于水热媒装置可灵活调节烟气换热器 的 壁温 ， 因而可以适应燃料、 锅炉负荷和季节的变化。 即使在燃料的含硫量增加、 锅炉负荷偏低和冬季工 况 ， 均可以通过水热媒空气换热器的热媒水旁路 调 节 ， 将烟气换热器的最低管壁温度控制在烟气露 点 温度 以上， 防止低温腐蚀 ； ( 4 ) 可以适应 C F B锅炉短时间异常情况。热媒 水管系中设置了安全 阀， 在 C F B锅炉操作异常 ， 进 空气预热器烟气温度偏高时或鼓风机故障时， 可以 避免类似热管高温爆管、 失效现象 ； ( 5 ) 使用寿命长。水热媒空气预热器采用高压 锅炉管为换热元件 ， 全部对接焊缝 1 0 0 拍片探伤 ， 可以保证 8年 以上 的使用 寿命 而无需更换换热元 件。 4 2 炉 烟风 系统 改造前后运行数据对 比 2 炉烟风系统改造前后运行数据对比见表 1 。 表 1 2 炉烟风系统改造前后运行数据对比 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 工业锅炉 2 0 1 2年第 2期( 总第 1 3 2期) 从表 1中可以看出， 2 锅炉实施改造后 ， 利用水 热媒技术 回收烟气余热， 用于二次风的加热 ， 降低排 烟温度达 2 O， 仅此一项锅炉提高热效率 1 个百分 点 ， 同时二次风风温提高 了 4 0 ， 一次风风温提高 了 1 0， 锅炉飞灰含碳量 降到 1 2 以下 。锅炉综 合热效率提高了近 2个百分点 ， 锅炉节能效果非常 显著。 5 经济效益分析 该项 目收益 由降低排烟温度和减少飞灰含碳量 两部分组成 ， 新增消耗为热媒 水循环泵 电耗。直接 经济效益计算如下 ： 5 1 降低排 烟温 度产 生的效 益 排烟温度由 1 5 5降低到 1 3 5 ， 回收的热量 ： Q=( l 一 ， 2 )X V x =( 2 1 4 31 8 6 2 ) 5 6 O 9 7 =1 5 2 6 k W 式中p 回收的热量 ， k W ， 改造前烟焓 ， k J m ( 标态) ， 2 改造后烟焓 ， k J m ( 标态) 烟气量 ， m s ( 标态) 保热系数 以上热量回收于锅炉 内部 ， 可产生蒸汽量计算 如下 ： m=Q ( i i )=1 5 2 6 ( 3 4 7 6 79 2 2 8 )： 0 6 k g s=2 1 6 t h 式中m蒸汽量， k g s 过热蒸汽焓( 9 8 1 MP a ， 5 4 0) ， k J k g 给水焓( 1 1 MP a ， 2 1 5 o C) ， k J k g 按照年运行时间8 0 0 0 h ， 蒸汽价格 1 8 0元 t ， 给 水价格 3 0 吨计算 ， 可计算 出多产蒸汽年增效益 为 2 1 6 X 8 0 0 0 X( 1 8 03 0 )= 2 5 9 2 0 0 0元 年 。 5 2减少飞灰含碳量产生的效益 减少飞灰含碳量产生的效益见表 2 。 表 2 减少飞灰含碳 量产 生的效益 序号 名 称 符号 单位 计算公式或依据 数 值 5 3 运 行成 本 该项 目新增运行成本为热媒水循环泵电费。循 环泵轴功率为 1 4 7 k w， 以年运行 8 0 0 0 h计 ， 电价 0 5 4 _ k Wh ， 可计算出年运行成本为 6 3 5万元 。 因此 ， 该项 目总投资为 1 9 6万元 ， 该项 目投用后 年增经济效益约为 ( 2 5 9 2+7 9