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烟气余热利用技术(低温省煤器)在600MW超临界机组上的应用

2015-12-10郭为

山东工业技术 2015年24期
关键词:低温

郭为

摘 要:合理利用电厂锅炉排烟中的余热,可达到节能、环保的目的。本文以低温省煤器在600MW机组中应用为例,对低温省煤器应用情况进行介绍。为相似机组的烟气余热回收改造提供参考。

关键词:超临界机组;烟气余热利用;低温(压)省煤器

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.001

1 低温省煤器应用的背景

目前,火力发电厂由于各方面原因,燃煤锅炉排烟温度通常远高于设计值,这给发电企业的节能和环保工作带来了沉重的压力。利用低温省煤器来降低锅炉排烟温度,成为解决该问题的有效途径。

(1)锅炉排烟温度偏高。由于国家明确了火电厂排放氮氧化物控制标准,目前运行机组陆续完成脱硝改造。空预器换热元件的改造通常带来空预器换热效率降低、锅炉排烟温度升高的问题。

另外,发电厂为了降低发电成本,大量燃用低发热量的劣质煤,也导致了锅炉排烟温度升高。

(2)粉尘达标排放要求。2014年,我国出现了雾霾天气,环保部和公众对发电厂排放污染物关注程度日益增加。新排放标准中更是规定了自2014年7月1日起,现有火力发电锅炉执行30mg/Nm3的粉尘排放限值。降低锅炉排烟温度,可以降低粉尘比电阻,提高电除尘的效率,实现达标排放。

(3)应用情况。国际上,日本已有成功应用烟气余热利用技术的先例。日本1997年成功开发应用低温电除尘及气气换热技术,并在日本各大燃煤电厂推广。其锅炉排烟温度经回收利用后,一般可降至90℃。如原町电厂百万机组,锅炉排烟温度可降至93℃,满负荷时烟尘排放浓度可达7mg/Nm3。在我国,已有部分电厂成功应用了烟气余热回收技术。

2 低温省煤器应用实例

福建某电厂4号炉通过在尾部烟道布置低温省煤器,利用锅炉排烟将凝结水加热、降低最终排烟温度,实现了烟气余热回收利用。在增加该系统后,达到了节能和环保效果。停炉后检查中,在烟道、电除尘、引风机等设备没有发生低温腐蚀、积灰现象。

(1)机组概况。该锅炉为哈锅生产的HG-1900/25.4-YM4型超临界变压运行直流锅炉,由于运行中煤种变动大、空预器改造后换热效率减低,导致锅炉排烟温度高(夏季达到140~160℃,冬季为120~140℃)、除尘效率下降。同时由于机组建设时国家对火力发电厂烟囟烟尘浓度执行的是2003版标准,要求排放浓度限值为50mg/m3,高于现行标准。因此需通过在锅炉尾部烟道增设低温省煤器,降低进入电除尘的烟气温度,达到节能减排的目的。

(2)工作原理及工艺。在锅炉尾部烟道内设置受热面,引入机侧凝结水与热烟气进行换热,使得凝结水升温,并使进入电除尘器的烟气温度由150℃降低到90~100℃,达到利用烟气余热和环保排放的目的。由于该受热面布置在锅炉尾部烟道,并且与机侧低温低压的凝结水系统相连,为了与原有的省煤器区分,称该烟气余热利用装置为低温(压)省煤器。

低温省煤器的两级受热面采用逆流换热布置,分别布置于电除尘进口喇叭处和空预器出口的垂直烟道处,前者为低温受热面,后者为高温受热面。

低温省煤器的进水分别取自7、8号低加进口、6号低加进口,通过混合得到合适的温度后,通过变频增压泵升压把凝结水送至受热面中换热。调节入口电动调节阀或增压泵的频率,可实现系统进水量的切换和调节。低温省煤器的回水口根据回水温度选择6号低压加热器出口或5号低压加热器出口,经过加热的凝结水与主凝结水汇合后最终送往除氧器。

为了防止积灰,在各受热面处还设置了声波吹灰器和振打装置。

(3)运行参数控制。运行中主要控制参数主要有:低温省煤器入口水温、入口凝结水流量。通过调整这两个参数,使低温省煤器出口烟温降至95℃左右。为了防止低温腐蚀,根据煤质情况,考虑到烟气的酸露点和水露点的因素,设置低温省煤器入口水温为57℃。控制系统根据入口水温和出口烟温设定值,自动调节变频泵出力,调节系统中凝结水流量。

出口烟温的选取,需根据煤质进行计算得出。燃煤烟气酸露点有多种计算方法,受炉型、燃料含硫量、灰分、水分、过量空气系数等参数影响,很难从理论上推导出精确的烟气酸露点公式。国际上至少有7种计算公式,其中前苏联1973年锅炉热力计算标准兼顾了各种因素的影响。在低温受热面采用ND钢,并控制进口水温高于烟气水露点20℃以上,可有效控制受热面换不发生低温腐蚀。

3 应用效果

(1)节能效果。加装低温省煤器系统后,机组在满负荷工况下(负荷600MW,排烟温度150℃)排烟温度可降低至95℃,最高降幅达55℃。由于烟气温度大幅度下降,烟气体积随之下降、烟气中粉尘比电阻下降,引风机电率下降幅度约为10%,同时脱硫系统的水耗和电除尘的电耗有一定下降。

汽机侧试验数据表明,在机组满负荷时,汽轮机的热耗下降52kJ/kWh。满负荷验收试验结果表明,机组供电标准煤耗可降低1.5g/kWh。

(2)环保效果。在投入低温省煤系统后,粉尘排放值下降幅度明显,从原55.6mg/Nm3下降到约30 mg/Nm3。SO3脱除测试表明,在投入低温省煤系统运行后,SO3脱除率达到73.78%。

(3)受热面腐蚀、积灰情况。经过材料低温腐蚀测试表明,低温省煤器应用的Q235和SPCC两种材料的耐腐蚀性能都较强,腐蚀级别均达到5级以下。Q235的平均年腐蚀率为0.0537mm,SPCC的平均年腐蚀率为0.0412mm。该系统自2012年9月投入运行至今,历次停炉后检查均未发现明显腐蚀、积灰现象。

4 结论

经运行和相关试验表明,在600MW超临界锅炉中设置低温省煤器,可有效利用锅炉排烟热量,实现烟气余热利用,达到降低煤耗、水耗、引风机和电除尘器电耗的效果,提高了电除尘器的提运行效率,降低了粉尘的排放,并能除去烟气中部分SO3。该系统运行维护简单,对于燃煤火力发电厂是一种较为实用的降耗、节能、环保项目。

参考文献:

[1]岑可法等.锅炉和热交换器的积灰、结渣磨损和腐蚀的防止原理与计算[M].北京:科学出版社,1994.

[2]赵恩婵,张方炜.火力发电厂烟气余热利用设计研究[J].热力发电,2008(10).

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