三维内外肋管换热元件在空预器上应用

三维内外肋管换热元件在电厂管箱式空预器上的应用 王键重庆九龙电力股份有限公司九龙发电分公司20012年11月 目录 项目针对问题现状 1 2 项目原理说明 项目技术特点 5 6 创造性和先进性 综合效益评价 推广范围和前景 7 3 4 经济效益和社会效益 一 项目针对问题现状 重庆九龙电力股份有限公司九龙发电分公司所属200MW机组于1996年1月投产 机组容1x200MW 锅炉为DG670 140 8型超高压中间再热自然循环固态排渣炉 2004年 空气预热器由于排烟温度过高 200 进行了改造 改造后运行至今已有8年时间 空气预热器的低温段为热管式 由于长时间运行 目前热管空气预热器腐蚀严重 局部换热管磨穿 内部传热介质失效 整体传热传热效果显著下降 现已出现锅炉排烟温度偏高 170 180 的情况 锅炉效率降低 重庆电煤市场持续紧张 煤质不断恶化 原煤含硫量大大超过设计值 使空预器长期低负荷运行 加速热管的低温腐蚀 严重危及锅炉机组的正常运行 空气预热器的换热性能直接影响锅炉排烟温度 锅炉排烟温度升高会导致锅炉热效率降低 从而增加了煤耗 项目针对的问题现状 二 项目原理说明 为提高空预器的运行可靠性 降低排烟温度 提高锅炉效率 重庆九龙电力股份有限公司九龙发电分公司以重庆大学廖光亚教授等发明的三维内外肋管换热元件为基础 借用管箱空预器结构 设计制造新的三维内外肋管换热器 三维内外肋管及其加工工艺是一项先进的强化换热管设计 制造技术 以此作为技术来源 成立课题小组 结合现场空间小 烟道布置条件 从经济性 可靠性和便于检修等方面着手制订改造方案并实施 本项目应用于锅炉尾部空预器 以 三维内肋管及其加工技术 发明专利号 ZL88102575 5 为依托 用三维内外肋管作为强化传热元件 制作与原有热管换热器外形尺寸相当的管箱式烟气 空气换热器 替代原热管空预器 项目原理说明 三维内外肋管及其加工工艺是一项先进的强化换热的设计 制造技术 该技术国际领先 曾获得国际金奖和国家发明奖 利用该技术制造的换热管其强化传热效果可达光管的2 4倍 已在家电 石化 电力等行业领域的换热器上应用 取得了很好的经济和社会效益 本项目是首次在火电厂酸腐蚀严重的空预器上应用 三 项目技术特点 项目技术特点 根据三维内外肋管强化换热技术创新制造管箱式烟气 空气换热器 通过管箱式烟气 空气换热器温度场分布特点计算肋片位置 密度 高度等方式调整局部换热强度保证管壁温度不低于酸露点温度 解决传统管式换热器体积庞大 投资大 阻力高 管壁温度不能调整 抗腐蚀性差等弱点 利用三维内肋管自吹扫功能解决管子堵灰问题 采用换热管与管板焊接密封方式 保证严密不漏 三维内外肋管换热器结构最简单 投资最省 可靠性最高 免日常维护 便于检修 可通过调整内外肋密度 高度和布置方式等来调整管壁温度 避开酸露点以延长管子的使用寿命 烟侧肋片具有自吹扫功能 能有效防止堵灰 烟侧由于肋片管传热效果好 内外温差小 管壁温度高 能有效减少腐蚀 项目的技术特点 主要技术规范和参数如下 换热元件照片 空气侧照片 三维内外肋管箱照片 四 综合效益评价 与目前国内外锅炉广泛使用的回转式空预器比较 本装置采用管式换热器结构 设备漏风率低 而且换热管腐蚀危害远小于回转式空预器 与其换热效果比较 优点明显 1 与回转式空预器比较 本项目的空预器无回转部分 也不需备用台套 设备可靠性高 基本无维护费用 综合效益评价 2 测试200MW 160MW 120MW三个负荷下 改造前修正后排烟温度分别为178 7 167 4 及162 8 排烟温度严重偏高 锅炉效率不到90 改造后修正后排烟温度分别为143 8 141 7 及130 7 满足设计要求 改造后排烟温度分别降低了34 9 25 7 32 1 排烟温度平均降低30 9 锅炉热效率将提升1 85 2 16 发电煤耗降低7g kWh 8 2g kWh 供电煤耗降低8g kWh 9 3g kWh 3 考虑到进口风温提高后 对炉内燃烧有利可能降低固体不完全燃烧损失 排烟温度降低后提高锅炉效率 发电煤耗和供电煤耗降低值可能更高 本管箱式空预器采用的三维内外肋化技术 其换热系数可达光管的2 4倍 减少换热器的体积和重量 实现小型化 节省投资 通过管箱式烟气 空气换热器温度场分布特点计算肋片位置 密度 高度等方式调整局部换热强度保证管壁温度不低于酸露点温度 有利于防止管子腐蚀和磨损 实现余热的深度利用 利用三维内肋管自吹扫功能解决管子堵灰问题 可进一步降低排烟温度和减少漏风 采用换热管与管板焊接密封方式 方便检修 采用双烟道布置 其高可靠性可满足环保部门取消脱硫装置旁路系统的要求 五 创造性和先进性 充分利用烟气余热 在200MW机组改造总投入408万元 其中空预器管箱290万元 减少生产成本200万 年 投资回收期2年 每年节约标煤8100吨 减少SO2排放25吨 并减少粉尘 氮氧化物排放取得较好社会 环境效益 为节能减排做出较大贡献 该技术简单 不仅在锅炉空预器上易于推广 同时在电站其他换热器上易于推广 可取得较好安全经济 社会环境效益 六 经济效益和社会效益 七 推广范围及前景 本项目取得的成果 从2008年5月18日至2012年10月20日 我公司三维内外肋管为传热元件的管箱式烟气 空气换热器在锅炉中的试用 累计运行30000小时以上 未出现管箱式换热元件造成空预器元件堵灰 腐蚀 每次利用机组备用 检修 对三维内肋管为传热元件的管箱式烟气 空气换热器进行全面检查 三维内外肋管均未出现堵灰 腐蚀情况发生 推广范围及前景 三维内外肋管为传热元件的管箱式烟气 空气换热器投运1月后 其传热效果均未出现降低现象 在负荷200MW时 锅炉排烟温度维持在145 以下 空气温度由20 升至132 负荷200MW时 烟气侧温225 降至145 其传热效果较好并保持稳定 推广应用前景 本项目改造系技术创新 改造后根据性能试验结果 详见西安热工研究院 重庆九龙电力股份有限公司九龙发电分公司200MW机组空预器改造后评价试验报告 达到预期目标 作为国际上首台管箱式三维内外肋管换热器 于2012年10月在本公司200MW机组锅炉中首次使用 至今已运行1000多小时 实现了该装置的安全 可靠 经济运行 效果良好 目前仍在继续运行 推广范围及前景 推广范围及前景 推广应用前景 中电投远达环保工程有限公司正跟踪收集我公司三维内外肋管换热器运行情况并进行推广 重庆火电企业同行多次了解我司改造 运行情况 准备进行相同改造 我公司还利用该技术进行用于冷风器 冷油器改造 换热效果好 推广范围及前景 我公司以三维内肋管为传热元件的管箱式烟气换热器在电厂脱硫中的应用 是国际 国内首创 在2008年5月18日