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燃煤機(jī)組鍋爐尾氣與汽機(jī)凝汽余熱利用分析摘要:現(xiàn)如今,能源資源的高效利用以及生態(tài)環(huán)境治理依然是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸,超過(guò)70%的用電依靠火電機(jī)組,燃煤機(jī)組發(fā)電需消耗大量煤炭資源但大型燃煤機(jī)組熱效率只能達(dá)到40%,140°C的鍋爐尾氣與汽機(jī)凝汽的低品位熱量損失導(dǎo)致燃煤機(jī)組能源利用率不高,面對(duì)這一情況,有必要對(duì)燃煤機(jī)組鍋爐裝置進(jìn)行改造,強(qiáng)化對(duì)尾氣與凝汽的余熱利用。關(guān)鍵詞:燃煤機(jī)組;鍋爐尾氣;汽機(jī)凝;汽余熱利用工程概況汽輪機(jī)型號(hào):NZK660-24.2./566/566汽輪機(jī)型式:超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽直接空冷凝汽式汽輪機(jī)。給水系統(tǒng):兩臺(tái)50%BMCR容量的汽動(dòng)給水泵,一臺(tái)汽動(dòng)泵工作時(shí),保證機(jī)組負(fù)荷60%BMCR的給水量。1電廠煙氣及凝汽余熱加熱熱網(wǎng)系統(tǒng)本文主要研究采暖期及非采暖期運(yùn)行工況下,煙氣換熱器和吸收式熱泵協(xié)同作用的余熱利用。以往的煙氣換熱器可加熱電廠循環(huán)凝結(jié)水,與低壓加熱器并聯(lián)連接,起到煙氣余熱替代汽機(jī)抽氣,節(jié)省煤耗目的。而吸收式熱泵利用汽機(jī)排汽冷凝成水的氣化潛熱,提供熱網(wǎng)用熱,高溫?zé)崴蛘羝鳛轵?qū)動(dòng)熱源。綜合考慮分析如下:采暖期,吸收式熱泵內(nèi)循環(huán)水(20C升至25C)回收冷凝器散失的氣化潛熱,將熱網(wǎng)70C回水提高至90C,再利用鍋爐尾部煙氣換熱器作為尖峰加熱器加熱90C水至120C,此時(shí)熱水溫度滿足熱網(wǎng)供水溫度要求。非采暖期,隔離吸收式熱泵機(jī)組和熱網(wǎng)管路,通過(guò)煙氣換熱器回收鍋爐煙氣余熱,加熱電廠循環(huán)凝結(jié)水,與低壓加熱器并聯(lián)連接,達(dá)到減少汽機(jī)抽氣,煙氣余熱利用目的,詳細(xì)流程如圖1所示。圖1圖1電廠余熱利用流程圖岡2燃煤機(jī)組鍋爐尾氣與汽機(jī)凝汽余熱利用分析換熱設(shè)備布置位置建議將換熱裝置布置在空預(yù)器之后和除塵器之前。在除塵器入口的位置增加低溫省煤器,降低入口煙氣溫度和煙塵比電阻,提升粉塵驅(qū)進(jìn)速度。應(yīng)用不銹鋼換熱管后電除塵前的煙氣溫度能夠下降到Iio°c。將換熱裝置安裝在除塵后引風(fēng)機(jī)之前,煙氣溫度降低的同時(shí)會(huì)有SO3析出,煙氣中如果沒(méi)有粉塵吸收將會(huì)導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)腐蝕問(wèn)題,因此該方法不建議使用。將換熱裝置布置在引風(fēng)機(jī)后脫硫塔前,降溫之后的煙氣能夠進(jìn)入脫硫系統(tǒng)完成脫硫,該方法安全可靠,但換熱器與煙道容易受到低溫腐蝕影響。假設(shè)余熱回收之后煙氣溫度為85攝氏度,建議采用以下兩種換熱設(shè)備布置方式:①一段式低壓省煤器,在脫硫塔之前安裝氟塑料或搪瓷熱管換熱器,使135C的煙氣溫度下降到85C。②兩段式低壓省煤器。在除塵器前安裝不銹鋼材質(zhì)的換熱器,先將煙氣溫度下降到110C,這時(shí)引風(fēng)機(jī)會(huì)影響煙氣溫度升高,建議在脫硫塔前安裝氟塑料或搪瓷熱管材質(zhì)的換熱器,成功降低煙氣溫度至85C。余熱利用方式燃煤機(jī)組鍋爐尾氣和汽機(jī)凝汽余熱利用方式如下:①加熱低壓加熱器入口凝結(jié)水。對(duì)煙氣余熱加熱凝結(jié)水的回水進(jìn)行回收,排擠低加抽汽,提升蒸汽的做功能力,增加燃煤機(jī)組發(fā)電率并降低能耗。②加熱熱網(wǎng)循環(huán)水。假設(shè)燃煤機(jī)組工作負(fù)荷為72.75%,煙氣如果從115°C下降到85°C,1個(gè)月燃煤機(jī)組可回收1500TJ熱量;煙氣如果從135C下降到85C,1個(gè)月燃煤機(jī)組可回收2400TJ的熱量、因此,供暖期內(nèi)建議將煙氣回收熱量加熱熱網(wǎng)回水。③加熱燃煤機(jī)組鍋爐給風(fēng)。對(duì)專門(mén)回收煙氣的余熱加熱鍋爐進(jìn)行改造,入口風(fēng)溫度升高引發(fā)排煙溫度上升,冷風(fēng)吸收熱量無(wú)法被鍋爐全部吸收,雖然前置式的暖風(fēng)器不能全方位提升鍋爐運(yùn)行效率,但可以提高空預(yù)器內(nèi)蓄熱元件的溫度。當(dāng)燃煤硫分比較高時(shí),它能夠避免空預(yù)器內(nèi)硫酸氫銨堵塞,且能夠代替暖風(fēng)器消耗蒸汽,降低能耗。換熱器材質(zhì)燃煤機(jī)組鍋爐換熱器材質(zhì)主要有ND鋼或304鋼等金屬材質(zhì)、氟塑料材質(zhì)以及搪瓷熱管材質(zhì)三種。具體如下:①金屬材質(zhì),當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的就是20G鋼與ND鋼材質(zhì)的換熱管。換熱管壁溫在25?105C范圍內(nèi)時(shí),20G鋼腐蝕速度不超過(guò)0.2mm/a,ND鋼腐蝕速度不超過(guò)0.1mm/a。②氟塑料材質(zhì)。該材料耐腐蝕性較強(qiáng),溫度范圍較寬,應(yīng)用氟塑料換熱器可以解決金屬換熱器腐蝕問(wèn)題,氟塑料可以制作為小直徑薄壁管,提升換熱管傳熱系數(shù)。③搪瓷熱管材質(zhì)。搪瓷復(fù)合涂層可以解決換熱器低溫腐蝕問(wèn)題,搪瓷玻璃無(wú)機(jī)防腐,應(yīng)用時(shí)不用考慮溫度變化,且搪瓷耐磨損,將搪瓷涂層換熱管放置在煙道內(nèi)部,受熱段吸收煙氣熱量的同時(shí)可以降低煙氣的溫度,提升燃煤機(jī)組工作效率。鍋爐尾氣與汽機(jī)凝汽余熱加熱熱網(wǎng)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)采暖期和非采暖期的燃煤機(jī)組鍋爐運(yùn)行,探究煙氣換熱器、吸收式熱泵應(yīng)用下達(dá)到的余熱利用效果。煙氣換熱器可以對(duì)循環(huán)凝結(jié)水進(jìn)行加熱,同低壓加熱器并聯(lián),代替汽機(jī)抽氣,節(jié)約煤炭資源消耗;吸收式熱泵憑借汽機(jī)排汽冷凝成水的氣化潛熱現(xiàn)象為機(jī)組提供熱網(wǎng)用熱,將高溫蒸汽和熱水作為鍋爐的驅(qū)動(dòng)熱源。采暖期內(nèi),吸收式熱泵循環(huán)水回收冷凝器散失氣化潛熱,熱網(wǎng)回水溫度提升到了90°C,應(yīng)用鍋爐尾氣換熱裝置將水溫加熱到120°C,這時(shí)水的溫度可以滿足采暖期內(nèi)的供水溫度需求。非采暖期內(nèi),對(duì)吸收式熱泵機(jī)組與熱網(wǎng)管路隔離處理應(yīng)用煙氣換熱器將燃煤機(jī)組鍋爐的余熱進(jìn)行回收,加熱循環(huán)凝結(jié)水并與低壓加熱器并聯(lián),從而減少汽機(jī)抽氣,實(shí)現(xiàn)余熱利用。鍋爐尾部煙道改造某發(fā)電廠對(duì)濕冷機(jī)組煙道進(jìn)行改造,在原有的煙道位置加設(shè)了煙氣換熱器。夏季時(shí)期,煙氣換熱器進(jìn)出口的煙氣溫度分別為115.8C和120C,冷卻凝結(jié)水的進(jìn)出口溫度分別為98C和136C。按照煙氣換熱器冷卻介質(zhì)溫度與低價(jià)出口凝結(jié)水溫度的實(shí)際情況,達(dá)到二者溫度平衡,將煙氣換熱器管道系統(tǒng)并聯(lián),降低低壓換熱器的運(yùn)行負(fù)荷。冬季時(shí)節(jié),燃煤機(jī)組鍋爐煙氣換熱器溫度為134.7C和100C,冷卻介質(zhì)進(jìn)出口的溫度為90C與120C,冷卻介質(zhì)是熱網(wǎng)70C回水加熱后的90C循環(huán)水。與此同時(shí),燃煤機(jī)組煙氣中氧化硫和水蒸氣相結(jié)合,最終產(chǎn)生硫酸蒸汽,煙氣溫度的下降使硫酸蒸汽凝結(jié),并對(duì)換熱裝置造成低溫腐蝕影響。鍋爐爐膛出口過(guò)剩空氣系數(shù)是1.2,酸露點(diǎn)的溫度是96C,這時(shí)煙氣換熱裝置出口處煙氣的溫度比酸露點(diǎn)高。余熱利用后的經(jīng)濟(jì)性分析以不影響燃煤機(jī)組發(fā)電量為前提,應(yīng)用煙氣換熱裝置與吸收式熱泵裝置可以對(duì)燃煤機(jī)組鍋爐內(nèi)的尾氣與凝汽余熱進(jìn)行充分利用,在節(jié)約煤炭資源耗費(fèi)量的同時(shí),可減少二氧化硫和顆粒物的排放量。采暖期燃煤機(jī)組煙氣換熱器余熱利用量為21.74MW,非采暖期關(guān)閉熱網(wǎng)的連接閥門(mén),只使用煙氣換熱器的低加并聯(lián)系統(tǒng),這時(shí)煙氣換熱器的余熱利用量是22.44MW。經(jīng)分析得知,應(yīng)用這種燃煤機(jī)組鍋爐煙氣余熱利用方式后,采暖季節(jié)能夠節(jié)省1.42萬(wàn)t的標(biāo)煤,非采暖季節(jié)可以節(jié)省1.76萬(wàn)t的標(biāo)煤。煙氣換熱裝置和吸收式熱泵裝置的使用,使鍋爐余熱利用年總量為59.58MW,采暖期36.14MW,非采暖期22.44MW;每年可總共節(jié)省31815.65t標(biāo)煤量,采暖期可節(jié)省14190.76標(biāo)煤量,非采暖期可節(jié)省17624.89標(biāo)煤量。通過(guò)對(duì)電廠燃煤機(jī)組鍋爐煙氣余熱利用后的經(jīng)濟(jì)性分析,為接下來(lái)各企業(yè)節(jié)約能耗、節(jié)能減排措施的實(shí)施提供重要參考。結(jié)束語(yǔ)總而言之,燃煤機(jī)組鍋爐煙氣換熱器和吸收式熱泵的協(xié)同應(yīng)用,可將回收凝汽與煙氣的余熱作為鍋爐的采暖熱源,在不影響鍋爐發(fā)電量的情況下保障系統(tǒng)高效運(yùn)行。煙氣換熱器和吸收式熱泵應(yīng)用下的余熱利用方式不會(huì)影響燃煤機(jī)組性能可保證機(jī)組運(yùn)行安全,通過(guò)對(duì)換熱設(shè)備布置位置、余熱利用方式、換熱器材質(zhì)、余熱加熱熱網(wǎng)系統(tǒng)以及鍋爐尾部煙道改造的研究,有效提升了系統(tǒng)余熱利用效果參考文獻(xiàn)周衛(wèi)飛,王敬斌?燃煤機(jī)組鍋爐尾氣與汽機(jī)凝汽余熱利用分析[J].區(qū)域供熱,2019(04):113-116+135.朱文韜,梁秀進(jìn),朱躍.300MW燃煤機(jī)

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