几种电站锅炉余热回收方式的技术特点

第 1期 2 0 1 4年 1月 锅炉制造 BOI LER MANUFAC TURI NG NO 1 J a n 2 Ol 4 文章编 号 ： C N 2 31 2 4 9 ( 2 0 1 4 ) 0 1 0 0 2 4 0 3 几种 电站锅炉余 热 回收 方式的技术特点 夏良伟 ( 哈 尔滨锅炉厂有限责任公司， 黑龙江 哈 尔滨 1 5 0 0 4 0 ) 摘要： 有效回收锅炉排烟中的热量 ， 是降低锅炉排烟损失， 提高锅炉效率及机组效率的有效途径之一， 近年 越来越被国内外所重视 ， 并得到越来越广泛的应用。本文介绍了几种烟气余热回收系统的系统特点及应用。 关键词 ： 锅炉； 余热利用 ； 效率 中图分 类号 ： T K 2 2 3 3 文献标识码 ： A Th e Te c hn i q ue Cha r a c t e r o f S e v e r a l He a t Re c o v e r S y s t e m i n Po we r Pl a n d Xi a Li a n g we i ( H a r b i n B o i l e r C o ， L t d ， Ha r b i n 1 5 0 0 4 6 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： I t i s t h e wa y t o r e c o v e r t h e h e a t a n d r e d u c e t h e h e a t l o s s e s i n e x i t g a s o f b o i l e r wh i c h i s p a y mo r e a t t e n t i o n a n d u s e d w i d e l y， T h e p a p e r i n t r o d u c e t h e c h a r a c t e r a n d u s e o f s e v e r a l h e a t r e c o v e r s y s t e m Ke y wo r d s： b o i l e r ； h e a t r e c o v e r ； e f f i c i e n c y 1 概述 2 不 同烟气余热 回收系统的特点 排烟损失是影响锅炉效率 、 也是影响机组效 率的主要因素之一 ， 锅炉排烟温度每升高或降低 1 ， 锅炉效率将 降低或提高约 0 0 5 。普通炯 煤锅炉的排烟温度约为 1 2 01 3 0 ， 褐煤锅炉的 排烟温度约为 1 4 0 1 5 0( 甚至更高) 。若将最 终排烟温度降低至 1 0 0 ， 则可提高锅炉效率约 1 2 5 ， 机组效率也将显著提高。近年， 烟气余 热 回收技术在电站锅炉逐渐得到推广使用 ， 并 已 成为提高机组效率 、 降低能耗 、 减少污染物排放的 手段 之 一 烟气余热回收系统就是在锅炉尾部再设置一 级或多级换热器 ， 利用排烟中的热量加热给水或 取代其它加热器 ( 如暖风器 ) 等， 以充分 回收锅炉 排烟中的热量 ， 进一步提高效率， 降低能耗。经过 几年的发展， 烟气余热回收系统已发展出多种方 式。现简要分析如下。 2 1 在预热器下游装设换热器的方式 该方式是在锅炉预热器后直接加装换热器 ， 利用低温给水或冷空气 回收烟气中的热量 ， 降低 排烟温度。由于此处烟气温度 已经较低 ， 为了保 持一定的换热温差 ， 被加热 的工质通常为除氧器 前 的低温给水 、 冷风或其它工业用水等。有些 电 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 82 8 作者简介 ： 夏良伟 ( 1 9 7 0一) ， 男 ， 高级工程师 ， 主要从事电站锅炉的设 计开发工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 l期 夏 良伟 ： 几种电站锅炉余热回收方式的技术特点 2 5 厂利用该系统将排烟温度降低到 1 0 0 以下 ， 直 接进入到脱硫塔 。 该系统的主要特点是换热器装设在空气预热 器 的下游 ， 对空气预热器 的换热条件没有影响 ， 预 热器 出口热风温度可保持不变。但 由于烟气温度 低， 换热器传热温差小， 换热效率低 ， 需要较大的 换热面积 ， 通常采用鳍片管换热器。另外， 由于烟 气和工质温度均较低 ， 换热器管壁温度较低 ， 必须 采用较好 的防腐措施 ( 如采用 N D钢等) 。其系统 图 见图 1 图 1 在预 热器出 口装设烟气余 热回热利用装置 系统简 图 2 2 在预热器入口加装高压或低压换热器 将余热利 用换热器装 设在空 气预热 器 的入 口， 南于此 处 烟 气 温度 较 高 ( 一 般 在 3 0 0 以 上 ) ， 通常用于加热除氧器后 的高压 给水 ， 减少汽 轮机捕汽， 降低汽轮机热耗； 同时可以利用脱硝预 热器冷段搪瓷传热元件较强的抗腐蚀性能。但由 于该系统降低 了预热器入 口烟气温度 ， 同时也降 低了预热器出口的热风温度 ， 对制粉系统的运行 及锅炉的燃烧组织有一定影响。因此一般仅用于 燃料着火稳燃特性好 ， 对热风温度要求 不高的机 组 。如用于采用风扇磨制粉系统的高水分褐煤锅 炉 ， 由于煤 的着火特性好 ， 制粉系统采用热风 +热 炉烟 (+ 冷炉烟) 做干燥剂 ， 对预热器 出 口热风的 温度要求不高 。采用该 系统后可有效降低预热器 人 口烟气温度 ， 从而降低预热器 出口烟气温度 ， 达 到回收烟气热量 ， 降低排烟损失的 目的。其系统 图见图 2 图 2 在预热器入 口装设 烟气 余热回收利用 装置系统简 图 2 3 采用烟气旁路方式 该方式是设 置一个 与预热器平行 的旁路 烟 道 ， 在 预热 器入 口将 烟气 一分 为二 ， 其 中 7 0 8 0 的炯气通过预热器 ， 另外 2 03 0 旁路 ， 与 布置在旁路烟道中的余热利用换热器进行换热， 在预热器出口与主路烟气混合 。 由于通过预热器 的烟气量 只有 7 0 8 0 ， 而 空气量为 1 0 0 ， 空气对烟气的冷却能力增强 ， 在 保证预热器出 口空气温度不变的条件下可将预热 器出 口烟气温度降低到较低的水平 ( 如褐煤锅炉 可降低到 1 2 0左 右) 。而旁路烟气 的温 度高 ， 温差大 ， 被加热介质选择更加灵活 ， 甚至可以布置 两级受热面( 如高压省煤器 +低压省煤器或高压 省煤器 +热风换热器等) 。 3 烟气余热回收系统的应用实例 在实际工程中， 通常根据电厂 的具体特点， 综 合应用多级烟气余热回收系统， 以获得最佳的效 果。图3 为国外某褐煤电厂烟气余热综合利用系 统图， 该电厂燃用欧洲年轻褐煤 ， 采用风扇磨制粉 系统 ， 炯气余热系统分为三级布置 ， 第一级和第二 级均布置在空气预热器的旁路烟道中， 分别加热高 压给水和凝结水 ； 第三级布置在引风机后 ， F G D前 ， 继续吸排烟中的余热， 用来加热冷风， 不仅回收了 排烟中的热量 ， 同时还起 到暖风器 的功能 ， 省去了 常规的蒸汽暖风器。经核算 ， 单单给水加热一项就 可为该 电厂带来 0 7 效率收益。 图 3多级 回热 系统简 图 4 结 论 烟气余热回收利用系统作为提高机组效率， 降低能耗的重要手段 ， 目前 已越来越广泛的应用 于大型火力发电机组， 该系统技术难度低， 风险 小， 只要根据电厂的具体特点， 科学合理的进行规 划 ， 就可以获得可观的收益。 下转第 2 7页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1期 岳亮： 浅谈 6 0 0 MW等级超临界工程屏过、 末过异种钢焊口断裂问题 2 7 2 1 3 T 9 1 侧焊缝熔合线附近成为整个焊接接头的薄 弱环节。异种钢焊接接头这一特点决定了其不能承 受较大的工作应力 ， 尤其是交变的弯曲疲劳应力。 图 1 超 临界屏 过更改前示意 图 内压及 自重应 力 的叠 加导致焊缝 的应 力疲 劳。异种钢接头 断裂 的另一个相 同点是 ， 均发生 在顶棚处变排弯管的异种钢接头， 且启裂部位均 面向同屏直管方 向。分析这与通过弯管承受管子 自重 ， 在异种钢接头部位产生附加弯矩 ， 面向同屏 直管方 向承受的是拉应力 ， 另一侧承受 的是压应 力。在管屏晃动产生的交变应力 、 管子内压 产生 的一次应力以及热应力、 焊接残余应力等二次应 力的共 同叠加作用下 ， 最终导致异种钢焊接接头 发生疲劳断裂。电厂在调负荷时产生过热器出口 达 2 3 MP a的压力变化 ， 这种内压变化会产生一 定的应力使焊 口产生应力疲劳。 长期高温烟气冲刷产生的交变应力导致焊缝 的应力疲劳。在炉膛内不同烟气流速度和方 向对 内部管屏会产生 扰动而 导致管屏发 生晃动 或振 动 ， 这种长期交变应力作用下会使处于顶棚 下方 异种钢接头性能薄弱部位产生应力疲劳。由于掺 烧褐煤 ， 导致烟气量的增加 ， 无疑对管屏晃动或振 动的幅度和频率的增加起到促进作用。 焊接质量的影响。焊接接头存在未熔合 、 未焊 透、 咬边等缺陷以及存在较大尺寸的焊缝余高及根 部焊瘤等均可能导致焊缝熔合线处应力集 中系数 的增加 ， 对焊接接头承载能力也会有一定影响。 3 异种钢焊 口断裂处理方法 在抢 修 期 间 可 以将 S A 一2 1 3 T 9 1与 S A 一 2 1 3 T P 3 4 7 H相焊的相关损伤管子更换并使异种钢 焊口移至顶棚上距顶棚中心线大约 2 0 0 m m处。 某超临界屏过更改后见图 2所示 。 顶 中 图 2超临界屏过更改后示意 图 在不具备大面积将所有异种钢焊接接头上移 的情况下 ， 加强对异种钢焊接接头的检查 ， 尽量降 低启停速度 ， 控制运行温度和温度变化速率 ， 严格 控制 内压波动， 减少快速变负荷 ， 以及其他易引起 管屏振动加剧 的运行工况。 防止可能导致焊缝熔合线处应力集中系数的 增加， 焊接过程中要避免出现未熔合、 未焊透、 咬边 等缺陷以及存在较大尺寸的焊缝余高及根部焊瘤。 现场焊接后的异种钢焊 口、 S A一 2 1 3 T 9 1之间 焊 口必须要进行相应 的热处理 。 在大修期间可 以考虑将末过、 屏过的所有异种 钢焊 口移至顶棚上距顶棚中心线大约 2 0 0 mm处。 4 结束语 针对上述问题 ， 我们根据现场不 同的情况 ， 提 出不同的， 合理的处理方案， 保证锅炉安全正常运 行。对新设计的工程， 我们将管屏结构做了合理的 改进， 以保证锅炉不会出现异种钢焊 口断裂现象 。 上接第 2 5页 参考文献 1 郭吉林 ， 张岳 良， 程林 ， 等 烟气余热回收利用与 节能分析 能源与环境) 2 0 1 0 年第 6 期