300MWCFB鍋爐余熱利用系統(tǒng)研究

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:目前，排煙熱損失占到了燃煤電站鍋爐熱損失總量的70%～80%，隨著鍋爐排煙溫度的升高，機(jī)組發(fā)電煤耗也隨之增加。研究表明，鍋爐排煙溫度每升高10℃，鍋爐熱效率將會降低0.5%～0.7%，機(jī)組整體發(fā)電煤耗將增加1.7～2.29g/kWh。

此外，排煙溫度還是影響機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性的重要因素，鍋爐排煙溫度上升會造成濕法脫硫減溫水量增加，煙氣體積流量增大，飛灰比電阻增大，電除塵器效率下降，嚴(yán)重時(shí)除塵器濾袋還會出現(xiàn)高溫氧化腐蝕。采用低壓省煤器回收煙氣余熱，被認(rèn)為是一項(xiàng)可降低排煙溫度，提高燃煤機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的有效措施。

排煙余熱可用來加熱回?zé)嵯到y(tǒng)凝結(jié)水、一次風(fēng)、熱網(wǎng)水、干燥燃料，還可作為水媒式煙氣加熱器(MGGH)的熱源。目前，應(yīng)用較多的仍是利用排煙余熱加熱回?zé)嵯到y(tǒng)凝結(jié)水，排擠部分回?zé)嵯到y(tǒng)抽汽，返回汽輪機(jī)做功，提高機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性。為配合某300MWCFB鍋爐機(jī)組進(jìn)行的超低排放改造，在鍋爐尾部煙道內(nèi)布置低壓省煤器來降低排煙溫度，并對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化以及熱經(jīng)濟(jì)性分析。

1、機(jī)組概況

某電廠300MWCFB鍋爐為上海鍋爐廠有限公司制造，型號SG－1060/17.5－M802，亞臨界中間再熱、單鍋筒自然循環(huán)。鍋爐采用島式布置、全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)，爐底采用水冷一次風(fēng)室結(jié)構(gòu)，爐膛采用氣密式水冷壁，爐前布置兩級破碎制煤系統(tǒng)，燃料由回料腿以及爐膛兩側(cè)墻給煤口進(jìn)入爐膛。

鍋爐實(shí)際運(yùn)行排煙溫度為140℃，為配合電廠進(jìn)行的超低排放改造，擬在鍋爐尾部煙道內(nèi)布置低壓省煤器?？紤]燃用煤質(zhì)以及低溫腐蝕等因素，排煙溫度降至120℃左右，排煙余熱用于加熱回?zé)嵯到y(tǒng)凝結(jié)水，回?zé)嵯到y(tǒng)如圖1所示。鍋爐設(shè)計(jì)燃用煤質(zhì)數(shù)據(jù)見表1，回?zé)嵯到y(tǒng)主要參數(shù)見表2。

2、低壓省煤器布置方案

低壓省煤器一般布置于鍋爐尾部煙道內(nèi)，水側(cè)與回?zé)嵯到y(tǒng)連接，通過吸收排煙余熱加熱回?zé)嵯到y(tǒng)凝結(jié)水，被排擠的部分抽汽，返回汽輪機(jī)中繼續(xù)做功。增設(shè)低壓省煤器后，可以保證機(jī)組在燃料投入量不變的情況下，提高機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性。

２．1煙氣側(cè)布置方案

表3為低壓省煤器布置方案的優(yōu)缺點(diǎn)。由表3可知，方案2和方案4在有效利用排煙余熱的同時(shí)，可提高電除塵效率，減少脫硫減溫水量。由于本次改造排煙溫度降幅在20℃左右，采用布置方案2較為合理。

２．２與水側(cè)連接方案

低壓省煤器與水側(cè)連接方案主要有串聯(lián)和并聯(lián)2種。相比于串聯(lián)系統(tǒng)，并聯(lián)系統(tǒng)無需增加凝結(jié)水泵的壓頭，采用級間壓降即可保證低壓省煤器內(nèi)凝結(jié)水流動(dòng)。因此，低壓省煤器系統(tǒng)與回?zé)嵯到y(tǒng)一般采用并聯(lián)。

２．3受熱面管型選擇

低壓省煤器受熱面可選用光管、螺旋肋片管和H型翅片管。相比于光管，螺旋肋片管和H型翅片管換熱面積較大、傳熱性能較好。對于除塵器之前的換熱器，煙氣中灰濃度較高，螺旋肋片管易磨損和積灰，采用H型翅片管較好;對于引風(fēng)機(jī)之后的換熱器，由于經(jīng)除塵器后煙氣中灰濃度極低，可采用換熱效率更高的螺旋肋片管。此外，在相同條件下，順列管束最大磨損量較錯(cuò)列管束少3～4倍。因此，采用順列布置可減輕煙氣對管束的磨損。

3、方案設(shè)計(jì)原則及參數(shù)要求

3．1方案設(shè)計(jì)原則

低壓省煤器布置在鍋爐尾部煙道內(nèi)，煙溫降幅應(yīng)結(jié)合實(shí)際排煙溫度以及燃用煤中硫分，確定煙氣酸露點(diǎn)溫度，防止排煙溫度過低，腐蝕受熱面和除塵器濾袋。由于除塵器前煙氣中飛灰濃度較高，易對受熱面造成磨損，影響低壓省煤器使用壽命。因此，方案設(shè)計(jì)要遵循以下原則:

1)防腐原則。由于煙氣側(cè)對流放熱系數(shù)遠(yuǎn)小于水側(cè)，管壁溫度與水溫接近。若省煤器入口水溫偏低，進(jìn)口管壁溫度接近水露點(diǎn)溫度，易造成受熱面嚴(yán)重低溫腐蝕。因此，應(yīng)根據(jù)燃用煤種來確定最低允許壁溫并合理控制入口水溫，以保證管束最低壁溫高于水露點(diǎn)25℃以上，避開嚴(yán)重低溫腐蝕區(qū)。

2)防磨原則。除塵器前煙氣具有飛灰濃度較高、流速較快的特點(diǎn)，由于管壁磨損量與煙氣流速以及煙氣中飛灰濃度成正比，若低壓省煤器布置于除塵器前，應(yīng)考慮受熱面磨損問題，采取防磨措施。

3)強(qiáng)化傳熱原則。由于省煤器后尾部煙道內(nèi)剩余空間較為緊湊，為降低排煙溫度需適應(yīng)煙道幾何尺寸，必要時(shí)應(yīng)采取強(qiáng)化換熱的措施，來提高換熱效率。同時(shí)，還應(yīng)考慮煙道阻力增加對引風(fēng)機(jī)出力的影響。

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