熱電廠鍋爐煙氣余熱回收項目2011

熱電廠鍋爐煙氣余熱回收項目2011第一頁，共41頁。一、項目實施的意義和必要性1、在中鋁河南分公司生產(chǎn)經(jīng)營形勢異常嚴峻、面臨生死存亡的時刻，降低能耗、降低生產(chǎn)成本，減少浪費是我們追求的目標，是我們在向精益生產(chǎn)邁進,提高競爭力的必然選擇。2、該項目實施符合國家節(jié)能減排的要求。在熱電廠鍋爐的熱損失的諸多因素中，排煙損失占全部熱損失的70～80％，排煙溫度高是鍋爐熱損失的最主要指標之一。如果每降低排煙溫度10℃，則可提高鍋爐熱效率1%。2第二頁，共41頁。3、熱電廠新系統(tǒng)鍋爐排煙溫度和補水系統(tǒng)現(xiàn)狀目前熱電廠新系統(tǒng)410T/H鍋爐的排煙溫度在150℃左右。排煙溫度相對較高，鍋爐熱損失大。而汽輪機系統(tǒng)由于外供汽和系統(tǒng)自身損耗，除鹽水補充水量較大，溫度較低，需要蒸汽加熱，造成自用汽偏高。4、采用一種鍋爐低溫余熱利用技術-----復合相變換熱器，利用該余熱加熱除鹽水補水，可以減少鍋爐熱損失，降低煤耗，且該技術先進、系統(tǒng)運行可靠、維護簡單，投資收益明顯。2023/4/163第三頁，共41頁。二、項目簡介

2.1項目背景介紹

為了降低成本，同時也響應國家節(jié)能減排的號召，

熱電廠擬在新系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐尾部煙道安裝余熱回收利用裝置——中興相變換熱器（ZXH），進行余熱的回收利用，節(jié)省燃煤量，降低發(fā)電煤耗，提高機組效率。第四頁，共41頁。

2.2中興相變換熱器主要技術簡介

作為一種涉及“設計原理”變更，高效可靠的原創(chuàng)性節(jié)能技術，中興相變換熱技術的主要核心內(nèi)涵為：

（1）能夠在鍋爐的設計和改造中，大幅度降低煙氣的排放溫度，使大量中低溫熱能被有效回收，產(chǎn)生十分可觀的經(jīng)濟效益；

（2）降低排煙溫度的同時，保持金屬受熱面壁面溫度處于較高的水平，遠離酸露點的腐蝕區(qū)域，從根本上避免了結露腐蝕和堵灰，大幅度降低設備的維護成本；

（3）保證換熱器金屬受熱面最低壁面溫度處于可控可調(diào)狀態(tài)，使中興相變換熱器具有相當幅度的調(diào)節(jié)能力，使排煙溫度和壁面溫度保持相對穩(wěn)定，并能適應鍋爐的燃料品種以及負荷的變化；

（4）在保留熱管換熱器具有高效傳熱特性的同時，通過適時排放不凝氣體有效解決相變換熱器可能出現(xiàn)的老化問題，大大延長設備的使用壽命。

第五頁，共41頁。

1、能夠在鍋爐的設計和改造中，大幅度降低煙氣的排放溫度，使大量中低溫熱能被有效回收，產(chǎn)生十分可觀的經(jīng)濟效益；

2、在降低排煙溫度的同時，保持金屬受熱面壁面溫度處于較高的溫度水平，遠離酸露點的腐蝕區(qū)域，從根本上避免了結露腐蝕和由此發(fā)生的堵灰，大幅度降低設備的維護成本；

3、保證換熱器金屬受熱面最低壁面溫度處于可控可調(diào)狀態(tài)，使復合相變換熱器具有相當幅度的調(diào)節(jié)能力，使排煙溫度和壁面溫度保持相對穩(wěn)定，并能適應鍋爐的燃料品種以及負荷的變化；

4、在保留熱管換熱器具有高效傳熱特性的同時，通過適時排放不凝氣體有效解決相變換熱器可能出現(xiàn)的老化問題，大大延長設備的使用壽命。

2.2.1相變換熱器優(yōu)點第六頁，共41頁。

2.2.2．相變換熱器的壁溫控制原理

圖2：相變換熱器進行余熱回收與傳導示意圖第七頁，共41頁。

三、余熱回收方案設計實施

3.1項目初步方案設計依據(jù)

（1）用戶資料

（2）設計采用的主要標準及規(guī)范

《火力發(fā)電廠設計技術規(guī)程》DL5000-2000

《火力發(fā)電廠煙風煤粉管道設計技術規(guī)定》DLT5121-2000

（3）鍋爐設計規(guī)模及主要運行參數(shù)如表3.1.1所示：

表3.1.1項目單位數(shù)值備注年運行時間h4085用戶提供鍋爐額定蒸發(fā)量t/h410用戶提供煙氣流量Nm3/h350000用戶提供滿負荷的運行值原排煙溫度℃150用戶提供除鹽水水溫℃20取用常溫鍋爐效率%89用戶提供第八頁，共41頁。

（4）鍋爐煙氣酸露點數(shù)據(jù)來源：根據(jù)用戶提供的煤質(zhì)化驗報告單，

煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)如表3.1.2所示：

表3.1.2煤質(zhì)數(shù)據(jù)表項目符號單位數(shù)值備注收到基低位發(fā)熱值Qnet.arkJ/kg20610用戶提供收到基水分War%6.58用戶提供收到基灰分Aar%30.58用戶提供收到基碳Car%47.79用戶提供收到基全硫Sar%0.63用戶提供爐內(nèi)脫硫效率η%80用戶提供第九頁，共41頁。

當投用爐內(nèi)脫硫時，采用《鍋爐原理及計算》（第三版，馮俊凱等主編）推薦的經(jīng)驗公式，計算得出煙氣酸露點溫度為82.5℃；

當不投用爐內(nèi)脫硫時，采用《鍋爐原理及計算》（第三版，馮俊凱等主編）推薦的經(jīng)驗公式，計算得出煙氣酸露點溫度為95.47℃。3.2余熱利用方案3.2.1項目方案介紹在空預器后的水平煙道上安裝相變換熱裝置，相變換熱器的最低壁面溫度設定在100℃(高于煙氣酸露點95.47℃)，將排煙溫度從150℃降低到115℃，回收的熱量用于把80t/h、20℃除鹽水加熱到67.75℃后送入5#低加進口，提高機組效率。隨著鍋爐負荷的變化以及冬夏送風進口風溫的變化都將使換熱器最低壁面溫度和排煙溫度發(fā)生變化，極有可能造成低溫腐蝕的嚴重后果。我們可以通過旁通自控閥自動調(diào)節(jié)水量來控制最低壁溫和排煙溫度，從而適應鍋爐負荷和氣溫的季節(jié)性的變化。第十頁，共41頁。

3.2.2方案設計示意圖第十一頁，共41頁。

3.2.3設計參數(shù)

表3.2.1設計參數(shù)表序號參數(shù)單位設計數(shù)值備注1相變換熱器的煙氣流量Nm3/h350000用戶提供2相變換熱器進口煙氣溫度℃150用戶提供3相變換熱器出口煙氣溫度℃115設計數(shù)值4相變換熱器入口水溫度℃20用戶提供5加熱水流量t/h80用戶提供6相變換熱器出口水溫度℃67.75設計數(shù)值7相變換熱器最低壁面溫度℃100設計數(shù)值8煙側增加阻力Pa428設計數(shù)值第十二頁，共41頁。

四、預計效益計算

1、原出口煙氣溫度150℃計，應用中興相變換熱器后尾部排煙溫度為115℃，回收熱量為：

式中：Vg——煙氣流量，單位：Nm3/h；

ρg——煙氣密度，取1.295kg/Nm3；

Cpg——煙氣比熱，取1.09kJ/(kg.℃)；

?T——相變換熱器前、后排煙溫度溫差，單位：℃；

φ——設備保熱系數(shù)，取0.95；

Q——相變換熱器回收熱量，單位：kW。第十三頁，共41頁。

2、等效標煤量Gc

式中：Q——中興相變換熱器回收熱量，單位：kW；

HR——設備年運行小時數(shù)，取4085小時；

Qp——標煤的發(fā)熱量，單位：kCal/kg；

ηk——鍋爐效率，用戶提供89％；

860——“大卡”和“千瓦時”單位轉(zhuǎn)換系數(shù)。第十四頁，共41頁。

3、風機和水泵增加的能耗

1）煙氣阻力增加450Pa，由于煙氣流量減少抵消煙氣阻力約251Pa，煙氣實際阻力增加199Pa，引風機增加的能耗為：

式中：?hy——增加的煙氣阻力，單位：Pa；

Vg——煙氣流量，單位：m3/h；

ηy——引風機效率，取75％。第十五頁，共41頁。2)給水泵增加能耗：

式中：

qv——水流量，單位：kg/s；

H——水泵揚程，單位：m；

ηb——水泵的效率，取75%。第十六頁，共41頁。3）增加的年總耗電量E為：

式中：

Py——引風機增加的能耗；

Pb1——給水泵增加的能耗；

HR——設備運行小時數(shù)，4085小時。

4）廠用電按照0.4元/度計算，由于電耗增加造成的費用為：

83320.6X0.4/10000=7.33(萬元/年)第十七頁，共41頁。

3.4方案效益總結

通過上述分析，應用相變換熱節(jié)能技術后，回收鍋爐排煙余熱，在保證尾部受熱面不發(fā)生腐蝕的情況下，將鍋爐排煙溫度由150℃降至115℃，效益總結見下表：

表3.4.1效益總結表

序號指標單位數(shù)值備注1年運行小時小時4085用戶提供2方案類型加熱除鹽水3回收熱量千瓦45634年節(jié)省標煤量噸標煤2573.15節(jié)能效益萬元257.31標煤價格按照1000元/噸6加熱水量噸/小時807年增加耗電量度-183320.6發(fā)電煤耗按照0.4元/度8年增加能耗萬元-7.339年實際節(jié)能效益萬元249.98標煤價格按照1000元/噸第十八頁，共41頁。五

主要設備材料清單序號設備(材料)名稱規(guī)格、型號單位數(shù)量備注復合相變換熱器本體部分1相變換熱器下段ZXHⅢ3-0.7/13臺22相變換熱器汽包ZXHⅢ4-10/16臺2吹灰系統(tǒng)部分3弱爆吹灰器BFA-VII套2無縫鋼管視壓縮空氣氣源位置而定。4無縫鋼管Φ57×3.5Kg若干5球閥DN50只4控制系統(tǒng)部分6電子式調(diào)節(jié)閥ZDLM-25P,DN125,PN2.5只2第十九頁，共41頁。

7截止閥J41H-25P,DN125,PN2.5只28閘閥Z41H-25P,DN125,PN2.5只49熱電阻WZP230、PT100支1010雙金屬溫度計0~250℃支211超聲波流量計DCT1158臺112PLC控制柜臺1本體連接部分13無縫鋼管Φ273×7m4514無縫鋼管Φ219×6m1015無縫鋼管Φ57×3.5m56第二十頁，共41頁。1690°熱軋彎頭DN250,R=2541690°熱軋彎頭1790°熱軋彎頭DN200,R=2031790°熱軋彎頭1890°熱軋彎頭DN50,R=761890°熱軋彎頭除鹽水管道部分除鹽水管道部分19無縫鋼管Φ159×52019無縫鋼管20無縫鋼管Φ133×42020無縫鋼管21無縫鋼管Φ32×32021無縫鋼管22截止閥J41H-16C,DN25,PN1.622截止閥23手動閘閥Z41H-25C,DN150,PN2.523手動閘閥24手動閘閥Z41H-25C,DN125,PN2.524手動閘閥第二十一頁，共41頁。注：以上為主要安裝材料清單預估，實際用量及型號應以最終施工圖為準。本清單不包括地基及保溫。

煙道、支架、平臺部分25鋼板δ=5mmQ235-B米280進出口煙道26角鋼L50×5Q235-B米70進出口煙道27焊接鋼管Φ60×3.5Q235-B米150進出口煙道28H型鋼400×400×13×21Q235-B米80設備支架29H型鋼400×300×10×16Q235-B米65設備支架30焊接鋼管Φ33.5×3.25Q235-B米80操作平臺31槽鋼[14aQ235-B米150操作平臺，支吊架32花紋板δ=3mm米265操作平臺第二十二頁，共41頁。六

項目投資概算第二十三頁，共41頁。

自控系統(tǒng)介紹

6.1相變換熱器的可控性

監(jiān)測相變換熱器壁溫，通過對流量調(diào)節(jié)閥開度進行PI或PID閉環(huán)調(diào)節(jié)，來調(diào)節(jié)被加熱的水量，保持煙道中相變換熱器壁溫在設定值上下之間波動，達到對相變換熱器壁溫可調(diào)可控的目的。

6.2相變換熱器控制系統(tǒng)

單獨一段相變換熱器

DCSPID控制邏輯示意圖

第二十四頁，共41頁。

相變換熱器壁面溫度DCS控制策略

相變換熱器壁溫控制分為手動/自動兩種控制方式，配有手動/自動切換按鈕，手動情況下可手動增減調(diào)節(jié)閥開度。

PID自動控制說明：

實時監(jiān)測PV，PV與SV（目標壁溫）進入PID運算器，輸出0-100%閥門開度信號，控制電子式調(diào)節(jié)閥，從而調(diào)節(jié)進水流量，改變壁面溫度（PV），建立一個PID閉環(huán)控制回路。（本方案有2個電子式調(diào)節(jié)閥控制對應放熱段的水量，需要4個獨立的PID控制邏輯）

PID控制策略為正作用。

當壁面溫度升高（即PV高過SV時），閥門開度應調(diào)大一些，這樣通過相變換熱器放熱段的水流量加大，帶走換熱器的熱量增多，致使壁面溫度下降，從而達到穩(wěn)定壁溫在設定值（SV）附近的目的。反之亦然。

低溫報警策略：在運行過程中若PV低于某一設定值SL，將采取低溫報警。低溫報警策略配有啟停開關。

注：上述壁面溫度實際為出口煙氣溫度測點。

第二十五頁，共41頁。

DCS系統(tǒng)

I/O表

DCS系統(tǒng)

I/O表序號對應設備名稱設備數(shù)量DCS功能點描述DCSI/O點數(shù)I/O電氣信號類型備注DIDOAIRTDAO1

電子式調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構2開度輸出控制24-20mA需外供220VAC2

開度反饋輸入23

熱電阻10溫度測量10Pt1003線制4

流量計1流量反饋14-20mA需外供24VDC合計003102第二十六頁，共41頁。

溫度測點表

序號名稱編號1相變換熱器A進口煙溫TEa112相變換熱器A出口煙溫TEa123相變換熱器B進口煙溫TEb114相變換熱器B出口煙溫TEb125上段A出口水溫TEa226上段B出口水溫TEb227相變換熱器A壁溫TEa318相變換熱器B壁溫TEb329總進口水溫TE02110總出口水溫TE022第二十七頁，共41頁。七、工程影響因素及解決措施7.1設備防堵防積灰問題設備堵灰發(fā)生的原因是因為受熱面金屬壁面溫度過低，低于酸露點，使受熱面結露，從而導致煙氣中灰分粘附在受熱面上，形成堵灰。同時為了防止積灰，設計時會合理設計工藝流速，并且在進口喇叭管中增加導流板，在使喇叭管中煙氣流速均勻的同時，提高喇叭管下部的局部流速。加之吹灰器定時的正常吹灰，相變換熱器是不會產(chǎn)生積灰的。

7.2設備防腐蝕問題相變換熱器是以壁面溫度作為第一設計參數(shù)，其最低壁面溫度整體均勻。在正常運行狀況下，在鍋爐負荷及燃料發(fā)生變化時，通過手動調(diào)節(jié)設置壁溫在酸露點溫度以上，就能從機理上根本解決酸露腐蝕問題，從而也防止了由于受熱面結露帶來的堵灰問題。第二十八頁，共41頁。7.3設備防磨問題因為煤粉的含矸石量不同，對于水冷壁、省煤器、空預器、相變換熱器的磨損不可忽視。強調(diào)防止磨損的主要措施是采用工藝流速降低到不堵灰、不沉降、換熱系數(shù)不減少為準；同時設備設計會增加防磨瓦、導流板、為了保證相變換熱器的壽命，采取錳鋼、鎳鋼等特殊防磨材料、改變散熱片形狀等是十分必要的。相變換熱器的煙氣流速一般控制在8-10m/s以內(nèi)。為了防止磨損，換熱器的前三排管束（沿煙氣方向）可采用特種含錳不銹鋼翅片防磨，在前兩排（沿煙氣方向）加裝防磨瓦以及適當增加導流板以防止煙氣走廊的產(chǎn)生。

7.4相變換熱器設備壽命問題在保證相變換熱器基本功能不變的情況下，無需進行特別大修，只進行基本維護，能夠保證相變換熱器壽命不低于六年。

7.5相變換熱器阻力增加的問題增加回收余熱設備會增加阻力，本項目中煙氣側增加了450Pa的阻力損失，但由于排煙溫度降低使引風機入口體積流量減少8.3%，可抵消流阻約251Pa，故實際增加煙氣流阻為199Pa，若貴廠引風機余量足夠，則對風機無負面影響第二十九頁，共41頁。

附件一、系統(tǒng)流程圖

附件二、公司概況和相關技術專利

1、企業(yè)概況

2、中興相變換熱器系列專利

附件三、ZXH節(jié)能技術改造部分項目應用實例

附件四、相變換熱器與其他技術對比

1、相變換熱器與熱管換熱器對比

2、相變換熱器與低壓省煤器對比

第三十頁，共41頁。附件一、系統(tǒng)流程圖第三十一頁，共41頁。附件二、公司概況和相關技術專利1、企業(yè)概況

深圳中興科揚節(jié)能環(huán)保股份有限公司（簡稱中興節(jié)能）是中興集團旗下的專業(yè)節(jié)能環(huán)保公司，是低溫余熱利用系統(tǒng)解決方案專業(yè)服務商。公司是國家級高新技術企業(yè)，已通過ISO9004/14001質(zhì)量環(huán)境管理體系認證。中興節(jié)能公司擁有完全自主知識產(chǎn)權的系列專利產(chǎn)品（獲得發(fā)明專利9項、實用新型專利8項）,其中中興相變換熱技術及裝置（ZXH）是國家級產(chǎn)學研項目，曾榮獲“國家技術創(chuàng)新優(yōu)秀項目”獎和“國家重點新產(chǎn)品”證書；擁有上海交大、西安交大、哈爾濱工業(yè)大學等專家（院士）團隊的技術支持，能夠為客戶提供余熱回收利用的最佳解決方案，是名企與名校強強聯(lián)合的典范。公司憑借自身強大的融資渠道和豐富的項目投資管理經(jīng)驗，以先進的工業(yè)低溫余熱、余壓利用核心技術為依托，結合中國國情，引進國外成熟的、行之有效的合同能源管理（ENERGYMANAGERMENTCONTRACT簡稱EMC）商業(yè)模式，為企業(yè)提供節(jié)能診斷、概念設計、低溫余熱、余壓再利用技術、節(jié)能計量檢測以及節(jié)能項目融資服務等系統(tǒng)的解決方案。近年來，公司已在電站、鋼鐵、汽車、石油、石化、造紙等行業(yè)的100多臺各種鍋爐上成功實施了節(jié)能改造，有效地保證了鍋爐不受低溫腐蝕，同時年節(jié)約標煤近40萬噸，減少二氧化碳排放百萬噸以上。大量成功運營的鍋爐節(jié)能業(yè)績充分表明，我們是