低壓省煤器在循環(huán)流化床鍋中降低排煙溫度實現(xiàn)深度節(jié)能的可行性分析與實踐

1、低壓省煤器在循環(huán)流化床鍋中降低排煙溫度實現(xiàn)深度節(jié)能的可行性分析與實踐,,資源有限，節(jié)能無限,主要內(nèi)容,國內(nèi)CFB機組降低排煙溫度的必要性CFB鍋爐排煙余熱的回收方案 利用低壓省煤器降低CFB鍋爐排煙溫度的可行性低壓省煤器節(jié)能改造的方案論證 低壓省煤器降低CFB鍋爐排煙溫度的應(yīng)用實例 結(jié)論,國內(nèi)CFB機組降低排煙溫度的必要性,大型火電機組的節(jié)能減排是目前國家的重要國策,煤價上漲→發(fā)電成本增加→尋求降低煤耗的新技術(shù),排煙熱損失是

2、電站鍋爐各項熱損失中最大的一項,影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度,Q2 =5%～12% Qr，60%～70% Qrs,Tpy ▲ 10 ℃ → Q2 ▲ 0.6% ～1.0%;Bb ▲ 1.2% ～2.4%,,,國內(nèi)CFB機組降低排煙溫度的必要性,許多CFB鍋爐排煙溫度偏高 一般Tpy設(shè)計值在130℃左右， 許多Tpy運行值偏高。采用爐內(nèi)噴鈣脫硫工藝的CFB鍋爐 尾部煙氣中硫分含量減少，煙氣露點降低， Tpy可以在設(shè)計值基礎(chǔ)上

3、進一步降低由于CFB鍋爐爐內(nèi)溫度一般偏離爐內(nèi)脫硫的最佳溫度要求，脫硫效率低，因此，有些采用濕法脫硫。,降低排煙溫度的必要性,受熱面運行于露點以下→煙氣側(cè)結(jié)露→熱煙氣側(cè)表面積灰,煙氣的夾帶作用 →冷端煙氣側(cè)換熱面發(fā)生石灰的積聚,換熱空間堵塞、GGH漏風(fēng),,換熱效果的降低,,,回轉(zhuǎn)式GGH耗電量增大，增壓風(fēng)機電耗增大，廠用電率增加，供電煤耗提高。,,濕法脫硫中GGH （氣—氣換熱器）系統(tǒng)存在問題,降低排煙溫度的必要性,濕法脫硫現(xiàn)狀：

4、已安裝GGH的機組，有的已取消GGH系統(tǒng)，有的正在采取措施，準(zhǔn)備取消該系統(tǒng)。新上機組的濕法脫硫系統(tǒng)幾乎全部選擇了不設(shè)置GGH系統(tǒng),降低排煙溫度的必要性,取消了GGH系統(tǒng),,進入脫硫系統(tǒng)的煙氣溫度增加,,脫硫效率下降,最佳的脫硫工作溫度：煙氣溫度≤80～90℃,,,脫硫系統(tǒng)前噴水減溫,,增加脫硫工藝水量,取消GGH后出現(xiàn)的問題：,降低排煙溫度的必要性,若采取脫硫系統(tǒng)前噴水減溫，煙溫由120～130℃降至90℃,需要大量的減溫水,加重了

5、脫硫系統(tǒng)的負擔(dān),浪費了煙氣所蘊含的巨大熱量,國家的節(jié)能減排政策與企業(yè)的經(jīng)濟效益，需要我們挖潛節(jié)能 我們?yōu)槭裁床焕眠@一能量呢？,,降低排煙溫度的必要性,CFB鍋爐煙氣露點偏低，具備了深度降低排煙溫度的條件對于采用濕法脫硫的鍋爐，回收脫硫前煙氣的余熱已是必然之舉。有效利用CFB鍋爐排煙余熱，降低排煙溫度實現(xiàn)深度節(jié)能，符合國家的節(jié)能減排政策，并可能使?jié)穹摿蛳到y(tǒng)使用的廠用電量與煙氣余熱再利用所發(fā)的電量抵消，從而可以實現(xiàn)“零能耗”

6、脫硫。,CFB鍋爐排煙余熱的回收方案,根據(jù)CFB機組的一般現(xiàn)場條件和運行數(shù)據(jù)，采用在鍋爐尾部增設(shè)低壓省煤器，回收排煙熱量，將煙溫由較高的排煙溫度降低到適合于脫硫系統(tǒng)需要的入口溫度，實現(xiàn)深度降低排煙溫度的節(jié)能改造。根據(jù)安裝位置和排煙溫度的水平，低壓省煤器可以分為高溫低壓省煤器和低溫低壓省煤器兩部分。,排煙余熱的回收方案,高溫低壓省煤器 煙氣由空氣預(yù)熱器排出，經(jīng)過設(shè)置在其后的低壓省煤器受熱面，溫度降低。降低后的煙溫和該低壓省煤

7、器受熱面的最低壁溫均保持在此處煙氣露點之上，以保證煙道與受熱面不發(fā)生低溫腐蝕。低溫低壓省煤器， 設(shè)置在原脫硫系統(tǒng)GGH的位置，將煙溫繼續(xù)降至適合于脫硫系統(tǒng)需要的入口溫度，以實現(xiàn)排煙溫度的深度降低高溫低壓省煤器和低溫低壓省煤器，采取不同的設(shè)計結(jié)構(gòu)，布置于不同的位置，以簡化系統(tǒng)、提高可靠性和降低成本。,排煙余熱的回收方案,圖1 低壓省煤器系統(tǒng)示意圖,,排煙余熱的回收方案,低壓省煤器回收的熱量，可以有若干用途。根據(jù)工程實踐，

8、該部分熱量通常有兩個用途：（1）對于供熱機組，或者有供熱任務(wù)或者附近有熱負荷的機組，低壓省煤器用于加熱供熱用水。這是取得效益最大的一個用途。因為可以取代蒸汽或者其他熱媒，加熱了供熱水，對外產(chǎn)生了效益。（2）沒有供熱負荷時，則可以把這部分熱量輸入本機組的回?zé)嵯到y(tǒng)。從回?zé)嵯到y(tǒng)引一路凝結(jié)水，進入低壓省煤器，吸收煙氣的熱量后，再引入回?zé)嵯到y(tǒng)的適當(dāng)位置。,利用低壓省煤器降低CFB鍋爐排煙溫度的可行性,布置空間條件 根據(jù)工程實踐經(jīng)

9、驗，CFB機組GGH原位置或其他的煙道位置有充裕的布置空間，可以布置充足的受熱面。 傳熱元件的選擇 高溫低壓省煤器傳熱元件采用鎳基滲層零隙阻雙縱肋片管。肋片與母管的焊接工藝專門為低壓省煤器設(shè)計，接觸熱阻幾乎為零，抗腐蝕，耐磨損，不易積灰。 低溫低壓省煤器傳熱元件采用搪瓷管或者其他耐腐蝕管。搪瓷管具有優(yōu)良的耐酸堿性及良好的導(dǎo)熱性，耐酸實驗表明搪瓷管的耐酸持續(xù)時間超過同尺寸十個碳鋼管，300℃激冷實驗表面無變化，保

10、證了搪瓷管受熱面的使用壽命。,防止積灰,CFB鍋爐尾部煙氣灰分特點,高溫的低壓省煤器采用了防積灰性好的鎳基滲層雙縱肋片管，理論研究與實踐表明，其防積灰性能優(yōu)于光管和螺旋翅片管。,煙氣灰分經(jīng)過高溫絕熱分離器分離,,灰分含量低于煤粉爐,灰分顆粒度較細,防止磨損,雖然CFB鍋爐煙氣中灰分經(jīng)過了高溫絕熱分離器分離，尾部煙道的煙氣灰分含量低，但防止磨損仍需考慮。采取以下措施：,采用大管徑、厚壁管,雙縱肋片管采用了鎳基滲層工藝,煙氣動力場經(jīng)過數(shù)

11、值計算和優(yōu)化處理，防止煙氣偏流的發(fā)生,避免出現(xiàn)煙氣走廊，煙氣偏流和局部漩渦,關(guān)于低溫腐蝕,很多機組的CFB鍋爐采用了爐內(nèi)脫硫工藝。由于大部分硫分在爐內(nèi)的脫除，煙氣的硫分含量減少，露點降低，有利于避免高溫低壓省煤器發(fā)生低溫腐蝕。 高溫低壓省煤器的熱力系統(tǒng)采用了進水溫度、流量可調(diào)的供水方式，在設(shè)計進水溫度下，可確保管子最低壁溫高于煙氣露點，不會發(fā)生受熱面的低溫腐蝕。低溫低壓省煤器傳熱元件采用搪瓷管或者其他耐腐蝕管，具有較好的抗低溫酸腐蝕

12、性能。這一元件為允許元件“結(jié)露”創(chuàng)造了條件。,工程經(jīng)驗,鍋爐低壓省煤器的工程改造經(jīng)驗表明，改造后，發(fā)電廠的供電煤耗降低2～5g/kwh，可以產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。因此，增設(shè)低壓省煤器降低排煙溫度，有成熟的經(jīng)驗，技術(shù)上可行。,低壓省煤器獨有的技術(shù)優(yōu)勢,（1）可降低排煙溫度60～70℃。這樣大的溫度降低是任何一個其他方案都無法達到的，因此低壓省煤器節(jié)能改造可以取得最大的經(jīng)濟效益。（2）低壓省煤器的給水跨過若干級加熱器，利用級間壓降克服

13、低壓省煤器本體及連接管道的流阻，不必增設(shè)水泵，提高了運行的經(jīng)濟性、可靠性，同時也自然地實現(xiàn)了排煙余熱的梯級利用。,低壓省煤器獨有的技術(shù)優(yōu)勢,（3）如果把高溫低壓省煤器設(shè)置在電（布袋）除塵之前,,顯著降低鍋爐排煙溫度,使煙氣體積流量減小，引風(fēng)機的電流降低，保證了引風(fēng)機的負荷,使煙氣體積流量減小，提高除塵器的效率,保證布袋式除塵器免受高溫損害,低壓省煤器獨有的技術(shù)優(yōu)勢,（4）本技術(shù)把鍋爐的余熱利用與汽輪機的回?zé)嵯到y(tǒng)巧妙地結(jié)合起來，對于鍋爐

14、燃燒和傳熱不會產(chǎn)生任何不利影響。 由于低壓省煤器布置于鍋爐的最后一級受熱面（下級空預(yù)器）的后面，因此，它的傳熱行為對于鍋爐的一切受熱面的傳熱均不發(fā)生影響。既不會降低入爐熱風(fēng)溫度而影響鍋爐燃燒，也不會使空氣預(yù)熱器的傳熱量減少，從而反彈排煙溫度的降低效果。,低壓省煤器獨有的技術(shù)優(yōu)勢,（5）具有良好的煤種和季節(jié)適應(yīng)性。鍋爐的低壓省煤器的出口煙氣溫度可以根據(jù)季節(jié)和煤質(zhì)進行調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)節(jié)約煤耗和防止低溫腐蝕的綜合要求。（6）進入脫硫

15、系統(tǒng)之前，煙溫已經(jīng)得到大幅度降低，如果脫硫系統(tǒng)之前需要噴水降溫，則采用低壓省煤器之后，完全可以把脫硫系統(tǒng)之前的噴水降溫停用，節(jié)約了水資源，節(jié)約了用電。,低壓省煤器在降低CFB鍋爐排煙溫度上的應(yīng)用實例,國內(nèi)某電廠4號機組于2003年7月投產(chǎn)，基本情況如下：鍋爐：哈鍋廠生產(chǎn)的HG-465/13.7-L.PM7型循環(huán)流化床汽 包爐，汽機：哈汽廠生產(chǎn)的C135/N145型汽輪機組。額定蒸發(fā)量：465t/h額定汽溫：540/540

16、℃。設(shè)計煤種：淄博貧煤運行煤種：山西、山東混煤。鍋爐熱效率：90.50%，設(shè)計排煙溫度（BMCR）：135℃。,低壓省煤器應(yīng)用實例,改造背景改造前鍋爐運行效率遠達不到設(shè)計值，主要原因是排煙溫度高。根據(jù)電廠運行數(shù)據(jù)，全年鍋爐排煙溫度平均值高達155℃，最高時超過160℃，超出設(shè)計值25℃，影響鍋爐熱效率至少1.5個百分點。為此，電廠決定對鍋爐尾部受熱面進行改造，以較大幅度降低排煙溫度。,低壓省煤器實例-設(shè)計方案介紹,,低壓省

17、煤器應(yīng)用實例,低壓省煤器在設(shè)計分水流量下可降低排煙溫度18℃。根據(jù)煤的含硫量，通過調(diào)節(jié)低壓省煤器的進水溫度，還可對排煙溫度的降低幅度做一定的調(diào)整。管箱組裝后外形總尺為4800×3500×1900mm，,表1 低壓省煤器主要結(jié)構(gòu)和設(shè)計參數(shù),低壓省煤器應(yīng)用實例,效益分析 環(huán)境效益 由于本項目的投入，即使在最大負荷、最高排煙溫度下，進入靜電除塵器的煙氣溫度也將降低至137℃以下，提高了電除塵器的效率，具有良好的

18、環(huán)境效益。 經(jīng)濟效益 采用等效熱降法進行熱經(jīng)濟性分析。將低壓省煤器回收的排煙余熱作為純熱量輸入系統(tǒng)，而鍋爐的有效熱量不變。 本工程項目的投運，可降低機組的標(biāo)準(zhǔn)煤耗1.5 g/kwh，年節(jié)標(biāo)煤量1009噸。,結(jié)論,采用增設(shè)低壓省煤器方案是針對CFB鍋爐降低排煙溫度，且取消GGH后回收熱量，實現(xiàn)深度節(jié)能的最佳方案。對于采用爐內(nèi)噴鈣脫硫工藝的CFB鍋爐，煙氣的硫分含量減少，露點降低，使高溫低壓省煤器煙溫降低幅度更大，從而可以在受