330MW锅炉余热利用关键技术和节能效果

1、 330mw锅炉余热利用关键技术和节能效果赵 华（中国华电望亭发电厂）摘要：如何降低发电机组的能耗指标，提高机组经济性。降低污染物的排放，成为火力发电厂的首要任务。在火力发电厂中能效水平低的主要因素是冷源损失、锅炉热损失、管道热损失等太大。因此，将机组各项热损失作为余热进行开发利用是节能减排的一条有效途径。 关键词：节能；余热回收；抽气；效果0. 引言随着能源危机和环境危机的加剧，节能减排工作成为我国的基本国策之一。火电发电厂在生产电能的同时，不断消耗一次能源及排放大量的co2、so2、so3、nox、烟尘等污染物。如何降低发电机组的能耗指标，提高机组经济性。降低污染物的排放，成为火力发电厂的

2、首要任务。在火力发电厂中能效水平低的主要因素是冷源损失、锅炉热损失、管道热损失等太大。因此，将机组各项热损失作为余热进行开发利用是节能减排的一条有效途径。1. 设备概况望亭发电厂11号炉为上海锅炉厂引进美国燃烧工程公司技术设计制造的sg-1025/18.3-m835亚临界一次再热控制循环锅炉，采用单炉膛，四角切向燃烧方式，型露天布置；锅炉采用正压直吹式制粉系统，配置五台hp-863型中速磨煤机，采用平衡通风方式，配置二台轴流式动力叶可调送、吸风机，二台离心式静叶可调一次风机。炉后尾部布置二台三分仓容克式空气预热器，二台双室三电场除尘器，吸风机出口烟道后布置一套采用石灰石工艺湿法脱硫系统，额定工

3、况下锅炉设计过热蒸汽流量为1025t/h，压力18.3mpa，温度541，锅炉排烟温度130，燃煤消耗量（设计煤种）211.8t/h,锅炉效率91.5%。汽轮机为n316-16.67/538/538亚临界、中间再热、高中压合缸、双缸双排气、单轴反动、凝气式，回热系统为四低、三高、一除氧。由于煤炭市场紧俏且价格逐年上涨，锅炉燃烧煤种完全偏离设计煤种，同时还大量掺烧褐煤等因素，导致锅炉排烟温度偏高，年平均达到150，夏季最高超过163，严重影响机组经济性；同时，排烟温度过高影响电袋除尘器运行安全性、脱硫效率，虽然采取了大量降低排烟温度措施，但收效甚微。因此，经过充分的调研和论证，决定在锅炉引风机与

4、增压风机的烟道中间加装低压省煤器，设备本体通过原有烟道的框架进行加固处理承重。2. 低压省煤器节能原理和系统 低压省煤器其结构原理与锅炉省煤器相仿，安装在锅炉引风机与增压风机的烟道中间加装低压省煤器，利用锅炉排烟余热，其水侧连接于汽轮机回热系统的低压部分，由于其内部流过的介质不是高压给水，而是凝结水系统提供的低压凝结水，因压力较低，所以称为低压省煤器。低压省煤器系统通常从某个低压加热器引出部分或全部凝结水，在低压省煤器内吸收排烟热量，降低烟温，而凝结水被加热升温后再回到低压加热系统。低压省煤器系统串联或并联在低压加热回路中，代替部分低压加热器作用，可看作是汽轮机低压回热系统的一部分，低压省煤器

5、将排挤部分汽轮机的回热抽汽，在汽轮机进气量不变的情况下，该部分被排挤的抽汽将会在汽轮机继续做功，因此，在燃料消耗量不变的情况下，可以多发电量，从而提高机组的经济性。3. 改造方案 省煤器实施改造的热力系统如图1所示：图1，低压省煤器系统布置图低压省煤器总体布置采用的是烟道错列管排逆流布置，安装于引风机与增压风机的烟道中间，烟气从水平冲刷省煤器蛇形管。通过并联在7#低加和6#低加之间的管路，将部分凝结水从7#低加出口进入汽包吸收吸热段在烟道中所吸收的热量，温度升高后回流至6#低加入口。工质通过自身温差自下降管进入烟道内吸热段的换热管，在烟道内吸收烟气热量后工质形成汽水混合物，自上升管进入汽包放热

6、，放热后成液态通过下降管进入烟道内换热管，形成一个独立的内循环。汽包内凝结水走u形管与内循环中的换热工质进行换热。如此以来，通过对凝结水流量的调节，就可以灵活控制汽包内的放热量，从而使内循环的换热工质的温度发生变化，从而使吸热段的壁温做到可控可调。低压省煤器的传热元件，采用镍铬渗层零隙阻钎焊螺旋鳍片管，接触热阻几乎为零，具有抗腐蚀，耐磨损和防堵灰综合性能，同时，在烟气流阻200pa较严格的情况下，可将烟气流阻控制在允许范围内。在低压省煤器系统中，装设声波吹灰装置，定期清理受热面积灰，保证受热面清洁度，所有弯头、烟气走廊部分，安装防磨护瓦。4. 节能计算效果4.1直接经济效益4.1.1根据系统接

7、入方式可知，卧式相变换热器安装在6#低加和7#低加之间，卧式相变换热器回收的热量将排挤6#低加的抽汽，节省的这部分低加抽气返回汽轮机做功，从而使机组的发电功率增加，热耗降低。 卧式相变换热器设计参数序号名称符号单位平均工况1双循环余热回收装置进口烟温t11502双循环余热回收装置出口烟温t1115.33双循环余热回收装置进口水温t283.714双循环余热回收装置出口水温t21005双循环余热回收装置通过水量m2t/h7036流量系数b0.9054.1.2卧式相变换热器回收的热量排挤6#低加的抽汽量计算回收热量q= m2（h2-h1）/3.6 =13567 kw排挤6#低加的抽汽量d=q/(hq

8、-hd) =5.411 kg/s 卧式相变换热器计算工况序号名称符号单位#6低加1进口水温t183.712出口水温t21003进口水焓h1kj/kg349.834出口水焓h2kj/kg419.245水侧焓升kj/kg69.416抽汽温度199.637抽汽压力mpa0.24748抽汽焓hqkj/kg2868.29疏水焓hdkj/kg361.2110抽汽放热量qkj/kg2506.9911疏水放热kj/kg151.3412排挤抽汽量kg/s5.41113汽轮机排汽焓hckj/kg2325.814等效焓降hkj/kg542.415抽汽效率0.2163554.1.3 热系统效益计算在计算工况下，热力系

9、统节能分析如下：机组数据序号名称符号单位数值1机组热耗率qkj/kwh7891.22发电功率pmw3303机组汽耗率dkg/kwh2.9534汽轮机进汽量d0t/h9755机组电效率jd0.98776锅炉效率b0.9157管道效率gd0.98被排挤6#低加的抽汽量返回汽轮机做功抽汽等效焓降： =1234.28 kj/kg机组等效焓降增量：=13.59 kj/kg机组效率相对提高值：i = =0.01089 (%)热耗率降低值：q=iq =85.97kj/kwh标准煤耗降低值：bs=3.272 g/kw.h卧式相变换热器回收的热量排挤#6低加的抽汽量，经过计算，热力系统发电标准煤耗降低值为bs1

10、=3.272(g/kwh )。4.2节水经济效益由于脱硫系统要求，烟气进入脱硫系统前，要预先对烟气进行喷水减温，降至脱硫系统允许温度。低压省煤器全年平均降低烟温ty=34.7，由此对脱硫系统减温喷水的节水量计算如下。低省吸收烟气的热量：式中vg1006950nm3/h，为烟气流量；g1.295kg/nm3，为烟气密度；cpg1.12 kj/(kg)，为烟气比热；t=34.7，前、后的排烟温度温差。水由环境温度加热到汽化的焓：=2743 kj/kg年节水量：gjs= c qy/1000=90530 t/a式中：c年均负荷率，c=70%；机组年运行小时数，=7000小时4.3总收益年节煤量为：=5

11、677t/a式中c=70%，为机组负荷率；p=330mw，机组负荷； =7000，机组年运行小时数；=3.272g/kw.h，每kw.h节煤量。（4）年总收益：v=p煤+p水gjs=5665068元按标煤价格950元/吨计，水价3元/吨计，年节约成本5665068元。4.4间接收益由于使用烟气余热回收装置，改善了锅炉的运行工况，从根本上避免了尾部受热面出现结露、以及结露引起的腐蚀、堵灰、受热面的穿孔等低温腐蚀现象，使锅炉的长周期安全稳定运行成为可能，其给用户带来的间接效益也不可忽视。5. 低压省煤器设计关键技术5.1最佳引出水位置低压省煤器出口凝结水焓值越高，则排烟冷却程度和排烟余热利用越大，

12、低压省煤器经济性越好，排烟能级越高，其经济性越好。显然提高排烟余热能级的同时，将提高低压省煤器的出口烟温，降低排烟余热的利用程度。由于这样两个相互矛盾的因素同时起作用，可以推论低压省煤器存在一个最佳进水温度，即最佳引出水位置。5.2低压省煤器出水温度控制随着进水温度的提高，低压省煤器的最低壁温也升高，这有利于防止发生低温腐蚀。当煤中硫份增大，或锅炉低负荷运行时，就需要适当提高进水温度。当出口烟温降到某一数值时，再降低排烟温度，节能量反而减少。因此，运行中应适当控制低压省煤器的出口烟温，过分追求排烟温度的降低并不经济。对于既定的系统，低省出口水温必须进行优化控制，如果控制不好，一旦出口水温低于汇

13、集点温度，即使不考虑其它损耗，整个低压省煤器的获益也是负值。5.3卧式相变换热器的特点5.3.1烟气侧换热效率高 在入口水温同样高于露点得得情况下，采用卧式相变换热装置，换热过程中，媒介水汽化，汽水混合物得到温度并不会提高。因此烟气侧和介质侧始终能保持较高的温差。5.3.2系统稳定性好 传统低压省煤器，烟气中省煤器管的即时除盐水，管内压力在3mpa左右，在出现微小裂缝时，即产生较大的泄漏。采用卧式相变换热装置的低压省煤器，烟道换热管介质0.07mpa左右，小于大气压，即时在运行过程中出现磨损裂缝，烟气往管内漏的量也较少。6. 低压省煤器的优势和节能效果(1)安装低压省煤器后，排烟温度减低24，降低发电煤耗3.