沃斯坦低温省煤器.doc

神华国能哈密煤电有限公司一期（2*300MW）低温省煤器改造工程 神华国能哈密煤电有限公司一期2300MW机组锅炉低温省煤器改造技术方案沃斯坦热力技术（北京）有限公司2014年7月目录第一部分1 项目提出的背景及改造的必要性2 调查研究的主要依据及过程3 烟气余热利用系统的选材4 氟塑料低温省煤器方案5 系统描述 6 经济效益分析7 主要设备、材料8 综述1项目提出的背景及改造的必要性随着国家节能减排指标的日益严格，利用新技术、新工艺进行挖潜增效，已经成为各大发电企业降低成本、提高效益的内在动力。在电厂运行中，排烟热损失是最重要的一项热损失，占锅炉热损失的60%70%。影响排烟热损失的主要因素是排烟温度，而我国电厂锅炉实际排烟温度普遍高于设计温度，一般情况下，排烟温度每减少10，排烟热损失减少0.6%1%，相应节约煤耗1.2%2.4%，经济效益较好。同时，降低排烟温度对提高脱硫效率、节约脱硫用水意义重大。湿法脱硫的最佳脱硫温度在8090，为了保证脱硫效率，就要在脱硫系统前利用喷水减温把110120的排烟温度降低到7090进入脱硫塔，这就需要大量的减温工艺水，不仅加重了脱硫系统的负担，而且浪费了烟气中蕴藏的大量热量。所以，在当前厉行节能减排政策的大背景下，降低锅炉排烟温度对于节约燃料、减少水耗、减少排放具有重要意义。利用烟气余热回收装置回收排烟热量不仅实现了深度节能和降低污染，而且还为脱硫创造了烟温条件，节约了大量的脱硫工艺水。2调查研究的主要依据及过程烟气量：1200000Nm3/h媒质分析：排烟温度:145气候条件情况：年平均气温10.0年极端最高气温43.2(1986.7.23)年极端最低气温-28.9(2002.12.25)年平均相对湿度44%年平均气压930.9hPa年平均降水量38.6mm年蒸发量2639.7mm 年最大冻土厚度127cm(1977年)年最大积雪厚度17cm年最长结冰日数124天年平均风速2.0m/s全年主导风向为NE，相应风向频率14%夏季主导风向为NE，相应风向频率14%冬季主导风向为NE，相应风向频率17%50年一遇风压取值0.6KN/m2，相应的风速为31.0m/s热平衡图LP4 LP5 LP6 LP7150.5 116.3 98.1 78.93 72.51冬季供热网水：进水水温：95 回水水温：703烟气余热利用系统的选材根据业主提供机组运行资料及现场空间情况，非常适合加装低温省煤器设备，但由于电厂燃烧的是贫煤，且含水量比较高，不适合做两级分段阶梯降温系统。综合考虑，在脱硫塔入口处加装氟塑料低温省煤器，氟塑料烟气余热换热器的优点：氟塑料换热器是以小直径氟塑料软管作为换热管束的换热器，主要采用的是聚四氟乙烯（PTFE，F4）或者其改性材料聚全氟代乙丙烯（PEP，F46）和可熔性聚四氟乙烯（PFA）作为软管制造原料。由于氟塑料具有极强的耐腐蚀、良好的表面不沾性、较宽的温度范围和耐老化等优点，因此氟塑料换热器在烟气余热回收上具有以下特点： a)优异的耐腐蚀性能，对烟气成分及酸露点温度无要求由于聚四氟乙烯属化学惰性材料，除高温下的元素氟、熔融态碱金属、三氟化氯、六氟化铀、全氟煤油外，几乎可以在所有的介质中工作，因此氟塑料换热器对烟气成分没有特殊要求，对换热器管壁温度和烟气酸露点没有特殊要求。b)换热管表面光滑，不积灰，不结垢，易清理由于聚四氟乙烯管的化学惰性、表面光滑性、绕曲性和高膨胀系数，使换热管表面及内壁都十分光滑，管外烟尘不易粘结、堆积，管内热媒在换热面很难结垢，可以大大减少了设备的维护和清洗次数，保证了其能在相对稳定的传热系数下长期安全运行。同时，由于氟塑料不怕酸腐蚀，可以设置在线水冲洗对其进行清灰，清灰方便、彻底。c)薄管壁，换热性能良好氟塑料换热器采用的是薄壁管，壁厚1mm，所以克服了聚四氟乙烯材料导热系数低的缺点，换热性能良好。d)柔性疲劳强度高，经久耐用聚四氟乙烯具有较高的柔性疲劳强度，且不含光敏基因，具有优异的耐大气老化性，因此其加工的管材经久耐用。在焊接强度保证的情况下，运行中氟塑料换热管不会发生应力开裂，无泄露风险，基本可以做到免维护。e)耐温耐压性能良好聚四氟乙烯的使用温度为-180+260，其加工的氟塑料软管可在200以下的各种强腐蚀性介质中良好运行。经过测试，壁厚小于1mm的小直径氟塑料软管可在1.0MPa的压力下，长期安全工作，因此其可以满足二次热媒水烟气换热需求。4氟塑料低温省煤器方案 HRS（加热凝结水+热网水）方案方案描述：氟塑料低温省煤器布置在锅炉引风机和脱硫塔之间的水平烟道内，烟气换热器为垂直布置，烟气流动方向为水平方向，所有换热管束采用U型设计，采用二次系统进行换热，氟塑料低温省煤器通过管内水媒介质把回收的烟气热量转移，用于夏季加热凝结水，冬季加热热网水。烟气经过氟塑料低温省煤器由145降温至97进入脱硫塔。沃斯坦测算，可以回收烟气热量约22.35MW。夏季加热凝结水，从LP7低加引入72.51水加热到116.3到LP5入口。冬季加热热网水，从70回水引入加热到90进水。5系统描述5.1烟气换热器本体。该系统功能为完成烟气和水之间的换热。系统由烟气侧前后过渡段，烟气换热器本体，以及烟气换热器范围内循环水侧的管道，阀门，仪表等组成。换热器管内走水，管外走烟气。每组管束水侧均设有进出口检修用隔离阀和1个安全阀。管束为U型垂直布置，每组管束均设有放气阀和放水阀以满足充水时排气停机或检修是放水的需要。烟气冷却器设有一个旁路，系统启动初期或长期停机投运前，清洗管道用（防止杂质进入管束）。5.2循环水系统。该系统的功能是保证循环水在水侧管道系统内不断循环以实现“热量的转移”。循环水水质为除盐水或凝结水，系统主要由水水换热器、循环水泵，补水泵，稳压系统，以及相关管道，阀门组成。5.3主循环系统设2台100%循环泵，一运一备，连续运行使闭式循环水在管道中流动。循环泵设有旁路，旁路上设有小孔径过滤器和一块流量计，通过阀门将旁路流量设定在10m3/h 左右，这样可以长期过滤系统中的微细杂质。过滤器设有压差开关，当滤网阻塞严重时会给出报警提醒运行人员清洗滤网。5.4稳压系统由稳压罐，混水罐，膨胀水箱，以及相关的泵，阀门，管道，仪表组成，稳压系统的作用是保证闭式系统的压力，防止循环泵汽蚀，防止烟气换热器中的水汽化。其工作原理是：当系统中水因受热膨胀导致压力过高时，通过电磁阀将水排入膨胀水箱以降低系统压力，当系统由于泄露或者温度降低时，通过水泵将膨胀水箱中的水送回系统以保证系统压力。稳压罐内有个充气皮囊，能够允许系统压力在一定范围内波动，由于皮囊不能承受高温，所以设有混水罐以确保皮囊中的水不超温。5.5 考虑到系统中水有损耗和启动前需要给系统充水，设有两台100%的补水泵。当膨胀水箱中的水位低时，补水泵启动向膨胀水箱内补水，到正常液位水泵停止。如果补水水源为带压水源（如除盐水母管），也可以直接向膨胀水箱补水，此时系统只需要考虑设一台启动时给系统充水用的冲水泵。5.6 化学取样加药系统。为了防止循环水管道腐蚀，循环水PH值应控制在9.25 9.75之间，电导率应处于2000S/cm 以下。为此设置一套化学取样加药系统，控制系统的PH值和电导率。PH值通过加NaOH来控制。加药罐液位低时，系统将给出报警，运行人员应到现场手动加药。电导率过高时需要排“污”换水来处理。运行人员手动开启低位放水阀。直到电导率低于设定值。在此过程中系统会自动补水。5.7 氟塑料烟气换热器清洗系统。该系统功能是通过水淋洗的方式来清洗换热器的管子外表面烟尘。得益于塑料管良好的防腐蚀性能和不沾灰性能，附着于管子外表面的灰尘只需要采用水淋洗的方式就可以有效清除，从而避免了堵灰的发生。系统由清洗水箱、清洗水泵、管道、阀门、喷嘴组成。冲洗水质为工业水。清洗过程如下：清洗水箱液位正常的情况下，开启清洗水泵，开始冲洗1列管束，清洗水箱液位降低到低位时，停清洗水泵。补水阀开启给水箱补水至正常水位，停止补水。然后可以开始冲洗下一个管束。整个冲洗过程由DCS顺控。系统设2台100%容量清洗水泵，一运一备。烟气冷却器根据含尘量每组管束每天或每2天清洗一次。每组管束清洗4分钟左右，用水量约8吨水。烟气冷却器清洗后的水通过烟道底部流入脱硫塔。5.8事故喷淋系统。 该系统通常与脱硫系统的事故喷淋一并考虑。本改造项目是否考虑根据最高烟温情况再确定是否需要设置。5.9控制系统。沃斯坦提供控制策略和逻辑。硬件实现上可由主机DCS控制或设置独立的PLC控制。5.10供电系统。稳压系统，化学系统，电伴热系统设电控制柜。补（充）水泵，清洗水泵，循环水泵不设就地配电柜，电缆直接接至电动机接线盒。6经济效益分析项目单位方案加热热网水加热凝结水原烟气流量Nm3/h1,200,000入口烟温145出口烟温97107氟塑料低省热负荷MW22.33817.70压损mbar5.55.5凝结水加热进口水温72.5凝结水加热出口水温116.3加热凝结水水量t/h359热网水进口水温70热网水出口水温90加热热网水量t/h789单台机节煤 （标煤）g/kwh9.21.3单台机节水t/h35.628.2单台机组 设备投资估算万元1900-2000标煤煤价元/t650电厂燃煤价元/t200当地水价元/t2备注：1、机组年运行小时5500小时计算。2、按标煤计算年节省597.11万元。 3、按哈密电厂实际煤价计算年节省380.96万元。 4、此方案设计参数是电厂机组70%工况下，排烟温度按145度设计。如机组在BMCR工况下工作，能效比更高。7主要设备、材料7.1 运行设备循环水补水:品质:除盐水(硬度=0， 氯离子含量12PPM)补水泵流量:20 m/h 补水量: 5 m/day 冲洗水: （断续运行）品质: 工艺用水冲洗泵流量:120 m/h压力: 2 - 3bar冲洗时间: 4 min/ 管束（相当于8t/管束） 日耗水量： 32t /day （每个管束每天冲洗一次）取样系统：品质:NaOH (15 -30%)替代品:NaOH (30%) 直接补充流量:30 l/h （相当于循环水系统可预见的损失）取样冷却器冷却水：品质:工艺用水流量: 40 200 l/h温度: 20 C压缩空气：（用于停机放水时，清除加热器里的水，也可以采用便携式空压机）品质: 空气(干)流量:20-30 m/h压力:4 - 6bar电耗：循环泵电耗： 75kW7.2换热器外形尺寸，重量烟气换热器型号: 4.1 材质: 氟塑料外形尺寸高度12.850 m宽度10 m深度4.0 m不充水总重量80 t充水总重量 100 t占地尺寸 泵站占地尺寸长9000mm宽14000 mm高7500mm 水水换热器占地尺寸和重量长11000mm宽2300 mm高2800mm重80000kg气水换热器尺寸和重量长8200mm宽4900 mm高1520mm重23000kg/台8综述：虽然氟塑料烟气余热利用装置的一次性投资成本稍高，但是氟塑料有长达15年以上的使用寿命，彻底解决腐蚀、堵塞、泄漏等问题，几乎免于检修维护，在运行中稳定可靠，这就保证了其稳定的投资收益。而金属低温烟气余热利用装置的材料属