锅炉烟气余热回收装置.docx

锅炉烟气余热回收装置上海上电电力工程有限公司谭青王东平王伟敏章良王吉翔摘 要： 烟气余热回收装置是利用锅炉烟气的余热加热除盐水，降低烟气的排烟温度，减少除氧器加热的蒸汽消耗，并减少湿法脱硫用工艺水的耗量的一种锅炉的节能系统。关键词 ： 烟气余热；回收装置；酸露点；冷端腐蚀；节能效益Boiler Flue Gas Waste Heat Recovery UnitTan qing, Wang dong ping, Wang wei min, Zhang liang, Wang ji ixangAbstract: Flue gas waste heat recovery unit utilizes boiler flue gas waste heat to heat desalinated water and reduce exhaust of flue gas temperature in order to reduce deaerator heating steam consumption and wet desulfurization process water consumption, which is energy-saving system for boilers.Keywords: flue gas waste heat, recovery unit, acid dewpoint , cold-end corrosion, energy-saving benefits降低1620，锅炉热效率能提高1%。由于影响酸露点温度的因素较多，为防止过低 的排烟温度造成锅炉尾部设备的酸腐蚀，目前，锅炉 满负荷运行时排烟温度一般在140到180之间。 但实际上，燃用较低硫份的煤进入脱硫系统的烟气 温度可以控制在90- 110范围内而不至于造成尾 部明显的腐蚀，特别是对于不设GGH(原烟气- 净烟 气换热器)的湿法烟气脱硫系统，过高的原烟气温度 只是增加了工艺水的消耗，这部分热量就白白的损 耗了。因此，锅炉的烟气温度还存在30- 70左右的 下降空间。完全可在烟道上增加换热装置对这部分 烟气余热进行回收，从而取得节能的效益，同时还可 以减少烟气脱硫系统所耗用的工艺水量。实践中常用各类换热器来利用烟气的热量，但 是由于烟气中含有7- 11%（体积比） 的水蒸汽，这 部分水蒸汽在接触到换热装置冷端的元件时，如果 元件的表面温度低于烟气中水分的露点，将会在元1技术背景燃煤蒸汽锅炉在国民经济中占据着重要的位置，其蒸发量从每小时几吨到数千吨大小不等，广泛应用于热、电及化工行业。作为世界上主要的化 学能/热能转换设备，其热效率在87%- 94%之间， 人们通常认为其热效率已达到极限。然而，由于锅炉主要燃料煤、石油等均为含硫燃 料，燃烧时产生的二氧化硫、三氧化硫等硫化物与水 蒸气结合形成硫酸蒸汽，当锅炉金属部件的壁面温度 低于硫酸蒸汽的凝结点（称为酸露点）时，就会在其表 面形成液态硫酸（称为结露）。为防止锅炉尾部部件由 于结露引起的腐蚀，世界上各种锅炉设计时，不得不 采用较高的排烟温度来缓解结露现象的产生，部分锅 炉由于运行调整和燃料变化造成了实际排烟温度比 设计温度更高的现象，锅炉的排烟温度大约在140- 180之间，这就势必造成更多的热能随着烟气排出，导致能源的浪费。根据计算，大型锅炉排烟温度每上 海 节 能SHANGHAI ENERGY CONSERVATION2012 年 第 5 期30S hanghai Energy Conservation节 能 技 术 和 产 品上 海 节 能件的表面结露，使冷端元件表面附着液态水，这部分水将吸收烟气中的酸酐，这些液态的酸将会造成 换热器冷端表面的腐蚀。因此必须对冷端元件的表 面温度进行控制，避免表面温度过低。冷端元件的 表面温度取决于元件内介质的温度（换热装置除盐 水的入口温度），并和换热元件的形式有关。采用鳍 片形式的低温换热器可以提高传热系数和表面温 度。腐蚀试验的结果表明，采用此形式换热器时， ND钢和考顿钢的更换寿命超过10年。因此，采用传 热系数较高的鳍片或翅片管，和具有一定耐酸性能 的ND钢和考顿钢材料，并且控制冷端介质温度就 可以满足换热装置防腐的要求。3 装置工作原理在锅炉尾部烟道上增加一套烟气余热回收装 置，主要部件换热器其具体布置位置可按现场条件 进行挑选，优先选择布置在电除尘以后的烟道上， 这样除了方便进行加热器的定位和布置外，还可以 减少粉尘对加热器的堵塞和磨损，并缩小降温后烟 气的影响范围。将进入除氧器的除盐水分成两路，一路常温水循 原系统直接进入除氧器，另一小部分经换热器加热至90后进入除氧器，这部分水量通过单独的调节伐门 以控制水量，同时也控制了装置后的排烟温度。为控制装置的进水温度，在装置的除盐水进、 出水管道上增设再循环泵，将进入换热器前的常温 除盐水与通过再循环泵回到出口的那部分热水相 混和以保证换热器的冷端温度。由于保留了原除盐 水管道和系统，即使在改造设备故障时，系统可以 方便地恢复到原方式运行。由于锅炉不同的负荷量往往对应不同的排烟 温度，因此当负荷量及环境温度等变化而引起排烟 温度相应发生变化时，装置的控制部分通过调节流 经换热器的除盐水流量，相应增加/减少烟气的换 热量，将排烟温度维持在90以上。变频控制的再 循环泵根据常温水与来自换热器出口的热水混合 后的水温来进行控制换热器的进水温度，通过改变 再循环泵的输出流量，减少/增加回流至换热器进 口处热水的循环量，从而维持合适的进水温度。2 烟气余热回收装置本烟气余热回收装置就是为了解决上述技术 问题而提出的一种锅炉的节能系统，对现有的锅炉 烟气系统进行改造，利用烟气的余热加热除盐水， 减少除氧器加热的蒸汽消耗，并减少脱硫用工艺水 的耗量，同时降低烟气的排烟温度。改造装置设置 了再循环泵，控制换热装置冷端进水温度，防止冷 端腐蚀的问题。烟气余热回收装置安装于锅炉尾部烟道上，换 热器可布置在空气预热器到脱硫吸收塔之间，换热 器的进水口与除盐水箱出口母管相连，出水口与除 氧器相连，换热器的进水口与出水口之间设置再循 环泵，通过再循环泵将换热器出口的90左右的热 水部分返送到换热器进口并与进入换热器前的常 温除盐水混合，通过再循环流量的调节可控制装置 的冷端进水温度从而保证装置的冷端温度比烟气 中水蒸气的露点温度高，避免了冷端元件的腐蚀。 换热器采用“H”型鳍片管换热器，因其具有较多的扩展受热面面积、优异的防磨性能，既有较 高的传热性能，又能防止积灰结垢，同时H型肋片 把空间分成若干个小的区域，对气流有均流作用，因此在其它条件相同的情况下，磨损寿命可提高3- 4倍。而在其材质上，选用具备一定防腐能力的 耐酸钢材，如ND钢等。4 应用实例某供热站的自然循环的煤粉锅炉UG- 130/5.7- M型，额定蒸发量为130t/h，半露天型布置，单 锅筒、集中下降管的锅炉的烟气和锅炉供水系统， 其系统简图见图1所示。锅炉6使用除盐水作为工质，除盐水箱1内的除 盐水由除盐水泵2送至除氧器4内用蒸汽进行加热， 沸腾除氧，除氧后的除盐水进入给水母管，由给水 泵5 送至锅炉6，燃料在锅炉6 内燃烧，水吸收燃料 燃烧热量蒸发后产生一定参数的蒸汽，经过减温器上 海 节 能SHANGHAI ENERGY CONSERVATION2012 年 第 5 期31图1图2S hanghai Energy Conservation节 能 技 术和 产 品上 海 节 能和减温减压器分别接入高压热网母管（5MPa）和中压热网母管（3.5MPa），供热网用户。除氧器4的加 热蒸汽取自产品蒸汽的中压供热母管，经过蒸汽减 压阀降压后，进入除氧器4。燃料在锅炉6内燃烧后排出的烟气则经空气预 热器7用烟气的热量加热助燃的空气，同时降低了 烟气的温度。降温后烟气进入电除尘8除去烟气中 的灰尘，除尘后的烟气通过引风机9送入脱硫吸收塔10，洗涤脱硫后经烟囱11排出。改造后的系统简图见图2所示。本应用实例通过在上述现有的系统的电除尘 器和引风机之间的烟道上增加换热面积为1940m2 的H型鳍片管式换热器12；换热器的进水口与除盐 水箱出口相连，出水口与除氧器相连，换热器的进 水口与出水口之间设置再循环泵13，即将原来进入 除氧器4的除盐水分成二路，一路常温水通过原系上 海 节 能SHANGHAI ENERGY CONSERVATION2012 年 第 5 期32S hanghai Energy Conservation节 能 技 术 和 产品上 海 节 能统进入除氧器4，另一部分经换热器12 加热后进入除氧器4，这 部分水量通过换热器后单独的 调门14 调节以控制热除盐水水 量，同时也控制了换热器12 后 的排烟温度，保证在不同蒸发量 和烟气温度条件下的排烟温度 在90 110左右，防止尾部设 备的腐蚀。同时通过再循环泵将换热器 出口的热水部分返送到换热器进 口并与进入换热器前的常温除盐 水混合，通过再循环流量的调节 可控制换热器的冷端进水温度， 避免了冷端元件的腐蚀。图1、2 中：为除盐水箱，为除盐水泵，为除氧器， 为除氧器水箱，为给水泵， 为锅炉，为空预器，为电除 尘，为引风机，为吸收塔，輥輯訛 为烟囱，輥輰訛为换热器，輥輱訛为再循 环泵，輥輲訛为热除盐水调门。表1烟气余热回收装置回收热量和低压除氧器减少的加热蒸汽量 b s表2烟气余热回收装置节能量计算 5 节能效益上述应用实例通过上海明 华电力技术工程有限公司的性 能试验，实测数据见表1、表2：（3） 结论烟气余热回收装置在锅炉 不同负荷下的节省除氧器加热 蒸汽量如下： 130 t/h 负荷时：节省2.42 t/h； 90 t/h负荷时：节省1.71 t/h。经过烟气余热回收装置的烟（下转第 36 页）上 海 节 能SHANGHAI ENERGY CONSERVATION2012 年 第 5 期33序号名称符号单位数值数值1锅炉蒸发量Qt/h130902改造后节约的蒸汽量Pdt/h2.421.713锅炉年运行小时Yth4061.04不同负荷段年运行时间Ytih1293.02768.05不同负荷段年节汽量Gq it3122.84731.26除氧器年节约加热蒸汽量GBqt7854.07锅炉热效率%92.091.08燃煤发热量Qnet.arkJ /kg20006.420006.49加热蒸汽焓值hqkJ /kg2987.43018.310单位煤量产生的蒸汽量Gq lkg /kg 煤6.1616.03211年节约燃煤量Bit506.8784.412折算成标煤量Bbt940.813循环水泵消耗的功率NBkW1.31.414循环水泵年消耗的电量PkW.h1736.03871.715电价元 /kW.h0.50.516年消耗电费元2803.917除盐水单价元 /t4.9718年消耗除盐水总费用元39034.219标煤年平均单价元 /t110020(电费 + 水费)对价成标煤量t38.021扣除消耗年节约标煤量t902.7序名 称符号单位数值 - 1数值 - 21日 期2012.01.132012.01.132锅炉蒸发量Qt/h131.193.03除氧器加热蒸汽初压力Pq 0MPa0.620.584除氧器加热蒸汽初温度tq 0266280.15除氧器加热蒸汽初焓Hq 0kJ /kg2987.413018.336换热器进水压力PMPa0.560.5557换热器进水温度tb s19.619.88流经换热器的水流量Gwt/h23.8018.609换热器出水压力Pr sMPa0.540.5410换热器出水温度tr s80.676.111换热器水温升t w61.056.312除盐水吸收的热量HskJ /kg255.07235.3713除氧器内加热蒸汽放出的热量Hq skJ /kg2649.472699.2614除氧器加热蒸汽热效率0.980.9815节省的加热蒸汽流量Gqt/h2.421.71S hanghai Energy Conservation节 能 技 术 和 产 品上 海 节 能群控系统的效率，不仅缩短了乘客候梯时间30%以上，而且减少了电梯启动、运行次数，从而达到节能30%以上。2） LEHY电梯有轿厢照明自动熄灯和风扇自 动停止的选择功能，即：电梯在休眠时（没有乘客需 要服务时），将轿厢照明和风扇自动关闭，以达到节省大量电能的目的。3） 电梯的层站及操纵箱显示在电梯不服务 时，能够自动变暗或熄灭，以节省电能。通过众多的节能措施和方法，上海三菱电梯充 分体现了其节能优势，荣获了“上海市节能产品”称 号。!（上接第 33 页）温变化 130 t/h 负荷时：进出口烟温为146.8117.7； 90 t/h 负荷时：进出口烟温为129.0104.6； 经过烟气余热回收装置的水温变化 130 t/h 负荷时：进出口水温为19.680.6； 90 t/h 负 荷 时 ： 进出 口 水 温 为 19.876.1；依据上述数据计算得年可节省脱硫工艺水量8950t。烟气余热回收装置投入运行后年节约标煤量902.7t。年产生的经济效益为150.80万元，预计的 投资回收年限2.5 3.5年。重点节能工程之一。锅炉效率低的主要原因之一是热能转换装置工艺技术落后，排烟温度高，热能损 耗大。我国现有50多万台工业锅炉，即使只有1 万 台较大吨位锅炉进行改造换热装置，按排烟温度平 均降低304