三维内外肋管换热元件的管箱式换热器在燃煤电厂的应用(2013年1....ppt

三维内外肋管为换热元件的管箱式换热器在燃煤电厂的应用,王键重庆九龙电力股份有限公司九龙发电分公司2012年12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、项目针对的问题现状,重庆九龙电力股份有限公司九龙发电分公司#1机组，于1996年1月投产，机组容量1200MW，锅炉为DG670/140-8型超高压中间再热自然循环固态排渣炉。设计排烟温度154，含硫率3.3。锅炉尾部烟道布置高、中、低三段管式预热器，低温段采用热管预热器，其余为螺旋槽管预热器。由于热管预热器堵灰严重，导致排烟温度过高（达200），2002年对中温段预热器进行改造、2004年10月由原厂家对热管预热器进行改造，改造后排烟温度165左右，2006年在热管预热器箱体顶部加装一个由4排热管组成的小箱体，以降低排烟温度。,几度改造后效果仍不好，且随运行时间推移，排烟温度逐年升高，到2012年排烟温度高至170-180运行，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（约4.5%）和灰份（40左右）均已大大超过设计值（3.3%和25%），随着热管换热器管子的逐步失效，加速了热管预热器的磨损，并在热管失效区域开始出现积灰和低温腐蚀等，这已严重危及锅炉机组的正常运行，锅炉排烟温度的升高导致锅炉热效率逐步降低，发电煤耗随之增加。,一、项目针对的问题现状,二、项目原理说明,2004年，为解决给水泵冷油器油温偏高的问题，在不改变原冷油器结构和外形尺寸的情况下，仅用三维肋片管替代原光管，强化了传热使问题得到充分解决；2008年5月，为解决脱硫用蒸汽烟气换热器（简称SGH）腐蚀问题，我们以10226050mm的三维内肋管为换热元件，制成管箱式烟气烟气换热器，直接用原烟气加热脱硫后的净烟气，该装置至今已运行近5年，仍完好如初，无日常维护、不结垢、无腐蚀，可靠性高，由于确保了脱硫后净烟气处于过热状态，即水蒸气和二氧化硫、极微量的三氧化硫等均处于过热状态，难以反应生成亚硫酸和硫酸（这是烟道和烟囱腐蚀的根源），使烟道和烟囱远离腐蚀的根源（干燥的二氧化硫、三氧化硫均不腐蚀金属和水泥），既解决了“石膏雨”的问题，也确保烟道和烟囱的安全。,2008年10月，为探索三维肋片管用于空气预热器的可能性，我们在一级预热器内安装了70多根三维内肋管（401.5mm），以观察其堵灰磨损情况。运行4年多后管子完好无损，管内肋片清晰可见，至今完好如初，未出现过积灰、结垢和腐蚀等问题。,二、项目原理说明,照片拍摄于安装运行后的2010年4月22日,14:10:06，整体看预热器管箱表面有轻微积灰，管内无腐蚀和堵塞。,二、项目原理说明,照片拍摄于2012年6月28日9:42:16，运行的现场拍摄的三维管预热器。,二、项目原理说明,在上述成功案例的基础上，本次保留原有高、中温段空气预热器，仅拆除原一级空预器低温段热管换热器，同样位置安装一台以三维内、外肋管（572）为换热元件的管箱式空气预热器，重量由240吨减到110吨。,二、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26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低温段空气预热器上应用。,三、项目技术特点：,与普通光管、螺旋槽管、二维内肋管、砂粒型粗糙管以及波纹管等比较，三维肋片管有如下特点：1、热力性能最好、加工工艺最先进、应用领域最广泛、结构最紧凑的管式换热器。单相流体的对流换热系数可达光管的2.56倍，沸腾换热系数可达光管的25倍，凝结换热系数可达光管的35倍，减少换热器的体积和重量，省材3070%，体积缩小3070%；,三、项目技术特点：,2、易于通过调整内、外肋片高度、布置方式和数量等方式调整管壁温度，而“卡门涡街”的存在使得干灰难以在管壁表面沉积，这有利于尽可能降低管子表面在锅炉烟道中的结垢和腐蚀等问题，无漏风、免日常维护，加上较大口径（空气预热器57及以上，脱硫用烟气烟气管箱式换热器102及以上）确保了换热器不堵灰，更加安全可靠；3、最优秀的管内强化换热技术，其他技术难以企及，能够比其他换热器在更低的温差下工作；,三、项目技术特点：,4、管箱式换热器是安全可靠性最高的换热器，以三维内、外肋管为传热元件的管箱式空气预热器，其紧凑的结构和优良的整体换热性能，能够在满足阻力要求的情况下替代大机组回转式空气预热器，以克服回转式空气预热器固有的蓄热式结构（冷热交替）和不可避免（动静间隙）的漏风引起的结露、结垢、积灰和腐蚀，彻底解决回转式空气预热器的漏风问题，如果深度利用排烟热源，则必须进一步降低排烟温度，这将造成回转式空气预热器的结露、积灰、结垢和腐蚀加剧，这也是回转式空气预热器难以进一步降低排烟温度的根本原因；三维管内、外换热强度的可调节性（管壁温度可调），可以更加有效地降低结露、结垢、积灰和腐蚀的风险。,三、项目技术特点：,主要技术规范和参数如下：,三、项目技术特点：,换热元件照片,空气侧照片,三维内外肋管箱照片,管式空气预热器使用寿命长（高、中温段空气预热器达30年左右）、免日常维护、基本无维修费用，根据本公司和重庆发电厂近60年的使用经验，只要设计得当、维护合理，完全可以保证低温空气预热器不积灰、不腐蚀；理论上无漏风，以西安热工院提供的数据为依据，同等阻力情况下，与目前国内外锅炉广泛使用的常规回转式空预器（普遍有10%左右的漏风）相比，可以降低至少2gkWh煤耗；通过提高热风温度和降低排烟温度，节能效果更好，而回转式空预器自身先天性的缺陷（漏风和换热面冷热交替）导致的结露、腐蚀随着排烟温度的降低会迅速加剧，造价、维护费用和故障率均大大增加。根据本公司经验，排烟温度降到90，管箱式空气预热器是安全的，由此带来的经济性也是极其可观的。,四、综合效益评价,根据西安热工院测试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/kWh8.2g/kWh，供电煤耗降低8g/kWh9.3g/kWh。按年发电10亿kWh，标煤单价700元，发电煤耗均降7.6g/kWh计，年节省70010000000007.6=5320000元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。,四、综合效益评价,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26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。换热器高可靠性完全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800万元，减少生产成本532万元/年，投资回收期不足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,应用三肋管取得的成果：从2008年5月18日至2013年1月20日，我公司应用三维内肋管为传热元件的管箱式烟气烟气换热器（GGH)在脱硫装置上已累计运行40000小时左右，从未发生堵灰、结垢和腐蚀，装置至今完好如初。,七、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。,七、推广范围及前景,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。,七、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