300mw循环流化床锅炉余热回收技术的应用

300mw循环流化床锅炉余热回收技术的应用

云南大唐国际能源有限公司开远变电站2.300mw工程是国家引入大循环纸浆、纯净煤发电技术后第一个化工项目。该锅炉采用hg-1025、17.5-l.hm33系列300mw循环锅炉，采用alstic公司技术，哈木伦格尔。哈木格尔和普通风险采用单管夹持结构。主要由七个部分组成：主缸、四个高温加热风分析仪、四个回料阀、四个外置式换热器、四个内置机械、四个内置机械、四个热态平台和一个反向空预器。在b-cer条件下，设计锅炉效率为92.8%，排放温度为146，排放热损失为5.23%。设计煤种为当地褐煤,见表1,除尘器采用双室五电场静电除尘器,设计除尘效率99.81%。由于目前电煤供应形势紧张,大量掺烧劣质煤种,入炉煤发热量偏低,锅炉实际排烟温度平均高达167℃,高于设计排烟温度21℃,干烟气带走的热损失为5.479%,占整个锅炉热损失的59.749%;同时由于排烟温度偏高导致飞灰比电阻增大,降低了电除尘器的除尘效率,降低锅炉排烟温度改造势在必行。1低压省煤器入口烟温控制设计低压省煤器本体受热面安装于空预器出口至电除尘入口的4个上行竖直烟道内,分甲乙两侧对称布置。低压省煤器受热面进回水管道对称、并联布置,避免因管道阻力不同造成的凝结水流量偏差。受热面布置区域烟道扩展改造,降低烟气流速,以减轻低压省煤器受热面的磨损。在空预器出口至省煤器入口烟道设计有烟气均流均温导流板,将低压省煤器入口烟温尽可能调匀,通过控制每组烟道低省凝结水流量将除尘器入口烟温调匀。低压省煤器进水采用#7低加出口和#6低加出口两路取水,与主凝水管路呈并联布置,如图1所示。其中#7低加出口水温在84℃左右,#6低加出口水温在105℃左右。#7低加出口至低压省煤器、#6低加出口至低压省煤器以及低压省煤器回水母管分别布置电动调节阀,保持#6低加出口调节阀全开,调节#7低加出口调节阀以低压省煤器入口水温92℃为目标投入自动,进行调节。调节低压省煤器出口烟气温度时,通过低压省煤器回水母管电动调节阀调节低压省煤器的水量,以调整低压省煤器的降温幅度。通过调节取水管路电动调节阀开度控制省煤器进水温度,进而控制低压省煤器的换热管壁温,防止产生低温腐蚀。进入低压省煤器的凝结水在本体受热面内吸收烟气热量后,汇合到#5低加出口主凝水管道。低压省煤器调试运行数据见表2。2压迫省煤器管屏独特设计技术本机组为了适应锅炉的尾部烟道复杂的烟气运行环境,保证长期可靠运行,采用了一系列专门的管屏设计技术。2.1金属基复合材料的复合低压省煤器本体换热元件采用专有表面处理技术,使得耐腐蚀和耐磨损金属与换热管母体表面和翅片表面形成一层固溶体,紧密结合在一起。基本特征有:(1)表面光滑通过表面处理,翅片管表面均匀地覆盖一层耐腐蚀金属层,光滑,光亮。如图2所示。这一光滑的渗层对于减轻积灰起到了积极作用。(2)高、风速下的摩擦学行为管子采用表面处理工艺后,可在管子表面形成一层合金渗层,提高了管子的表面硬度。实验表明,处理后的硬度比处理前的管子表面硬度提高80%。显然,表面硬度的提高,对于防止磨损至关重要。实验室实验和工业中试试验均证明了这一事实,经过表面处理的翅片管的耐磨性明显优于后者。单位时间的磨损量与高频焊翅片管相比,高风速时约小5%~20%,低风速时约小5%~50%。一方面经过表面处理的换热元件的表面硬度高,另一个原因就是在表面处理过程中,管子表面还形成了一层钝化膜,也提高了抗磨损能力。(3)认同造成的强化层由于换热管表面渗进了一层耐腐蚀合金,再加上表面形成的一层钝化层,使得该管子的耐腐蚀性得到极大地提高。因此这种表面处理的换热翅片管适用低温烟气余热回收过程中防治烟道内的低温腐蚀。(4)肋根和基管的焊着率这一换热管表面工艺可以保证焊料添满翅片和基管之间的缝隙,其肋根和基管的焊着率可达100%,翅片与管子母体的接触热阻为零。这样就可以加大整体换热系数,在有限的烟道空间内,充分利用换热面,减少换热器的几何尺寸,降低换热器的阻力。2.2低热值分布充放电技术除了采用专门的换热元件之外,防止磨损的技术例如防磨套管等之外,还采用了其他最新的专门控制磨损的技术,包括翅片的几何尺寸与换热管间距的协同技术,可以有效利用螺旋翅片管的尾涡、侧涡的清灰效应避免烟气中的灰沉积;利用排烟灰粒的混沌特征充分估计灰粒的尺寸效应和冲击效应,并予以有效控制;细灰的电泳效应及其消除技术等。这些新技术的应用,使得本设计有别于其他的工程,可以保证长时间的可靠运行。2.3特殊的防腐设计本工程除了采用换热管表面处理技术之外,还采用了其他最新的专有技术,包括烟气露点的精准确定与壁温控制技术;准确利用有限腐蚀理论。3经济分析3.1低压省煤器回收的热量的经济性分析由于加装了低压省煤器,原来由低压加热器抽汽加热的部分凝结水,现通过低压省煤器由锅炉排烟余热加热,这样就节省了低压加热器系统的抽汽量,节省的这部分抽汽将返回汽轮机做功,从而使机组的发电煤耗降低。这部分热量属于排烟余热,如果不被利用,则随烟气的排放而全部损失掉,所以利用低压省煤器回收的这部分热量对于回热系统来说属于外部输入热量。采用等效热降法进行热经济性分析,将低压省煤器回收的排烟余热作为外部纯热量输入系统,而锅炉的有效热量不变。根据图1,低压省煤器回收的热量将排挤#6、#5低加及除氧器的抽汽,它们将各自返回汽轮机做功,从而使机组的发电功率增加,热耗降低。低压省煤器靠排挤抽汽而收获的电功与换热量之比称为各低加的抽汽效率。按照等效焓降原理,只需要计算出各低加的抽汽效率,即可计算出汽轮机多发的功率,从而计算出煤耗的节省量。3.2q-疏水hd对于不同疏水放热除氧器的抽汽效率根据汽轮机的热力系统结构与参数进行计算。计算原理为等效焓降法,详见表3,表中各计算公式为:加热器焓升τ=出口水焓h2-进口水焓h1抽汽放热q=抽汽焓hq-疏水焓hd(对于混合式加热器疏水焓用进口水焓h1代替)加热器疏水放热γ=上级疏水焓hs1-本级疏水焓hs(对于混合式加热器本级疏水焓用进口水焓h1代替)。抽汽效率η:#1低加:η1=(h1-hc)/q1=hh1/q1#2低加:η2=[h2-hc-hh1*γ1/q1]/q2=hh2/q2#3低加:η3=[h3-hc-hh2*γ2/q2-hh1*γ1/q1]/q3=hh3/q3#4低加:η4=[h4-hc-hh3*γ3/q3-hh2*γ2/q2-hh1*γ1/q1]/q4=hh4/q4除氧器:3.3热耗率及煤耗降低实际热耗率:q=8319kJ/(kW·h)机组等效焓降:H=1145.82k/kg循环热效率增加:dη=8.52/(1145.82+8.52)=0.74%热耗率降低:δq=0.74%*8319=61.385kJ/(kW·h)发电标准煤耗降低:δbs=61.385/0.9179/0.985/29.27=2.317g/(kW·h)式中,0.9179——锅炉热效率;0.985——管道效率;29.27——标准煤热值的1000倍。3.4主机的能耗计算辅机耗电主要计算结果列于表4。3.5经济计算的总结经济性计算汇总见表5。4发展高效节能技术(1)300MW循环流化床锅炉增设低压省煤器系统后,解决了锅炉排烟温度高和除尘器入口烟温偏差大的技术难题,在保证不出现受热面积灰、低温腐蚀的情况下大幅度降低排烟温度、减少汽机抽汽量、提高抽汽效率确保机组的经济、环保运行。(2)实施该项技术后,供电煤耗率平均下降2g/(kw·h)。该项技术的长期稳定运行表明,基于低压省煤器技术的排