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电力设计院研究结果:火电厂锅炉烟气余热回收装置经济性对比研究

添加人:王经理 发布时间:2019-1-17 15:36:22 来源:陕西瑞特机电设备科技有限公司

 电力设计院研究结果:火电厂锅炉烟气余热回收装置经济性研究对比研究

 本文引用自2012年东北电力设计院岳强工程师针对火力发电厂烟气余热回收装置的结果分析。 

  

    摘要:本文介绍烟气余热回收装置原理及现状,针对某火力发电厂锅炉烟气余热回收问题提出是否要设置烟气余热回收装置,并进行经济比较,得出火电厂设置有烟气余热回收换热器相比较没有改余热回收设备更加的节能。尤其在湿法脱硫系统的机组,设置锅炉烟气余热回收装置具有可观的经济效益和社会效益。
 

 1、背景及目的

 随着我国经济的发展以及环保要求的提高,越来越多的大型火力发电厂投入使用,给社会带来很大的效益,但由于资源的日趋紧张以及用户的燃料费用大幅提高,提高发电机组的 效率日趋迫切,而且国家又新出台节能政策和标准对节能提出了新的要求,节能降耗日益成为主要研究课题,其中利用烟气余热回收装置回收锅炉排烟余热是有效的途径之一。

 火力发电厂锅炉烟气余热回收装置可将烟气中大部分的热量回收,回收的热量根据用户的需求加热凝结水、热网水或其它介质,这样可减少汽轮机抽汽量、减少汽轮机额定工况的进汽量、降低机组热耗,最终降低机组燃煤量,从而实现节能降耗。

  

 2、 火力发电厂锅炉烟气余热回收换热器 原理及现状

 2.1 锅炉烟气余热回收换热器原理

 锅炉烟气余热回收装置从根本来说是一套 “气水换热器”,用烟气的热量加热水介质,与锅炉本体设计中省煤器设计是类似的,所不同的是在吸风机出口烟道加装的防腐蚀烟气余热回收装置,其利用的是锅炉出口烟气的余热,烟气侧和水侧的运行工况比锅炉本体省煤器要好,因而在设计原理上是可行的。  

 2.2 锅炉烟气余热回收换热器应用概况

 据了解,目前国内只有某热电厂 225MW 机组经改造加装了烟气余热回收装置,用以加热 热网循环水,并且已经投入运行。

 另外某 1000MW 机组拟进行加装烟气余热回收装置改造,用烟气加热 8 号低加出口的凝结水,目前改造方案已经经过有关部门审查,现场正在进行改造施工。

  

 3 火力发电厂锅炉烟气余热回收换热器经济比较

 以某 1000MW 机组为例,该工程采用石灰石湿法脱硫系统,由锅炉出口来的烟气要经喷淋、脱硫等工艺从吸收塔入口的 117℃左右最终降低到 50℃左右从脱硫系统排出,这一工艺 系统浪费了大量的水和能源。因而考虑在吸风机出口烟道加装烟气余热回收装置,将来自回 热系统的凝结水加热,再通过升压泵送回至回热系统,由此可以减少抽汽量、减少额定工况 的进汽量、降低机组热耗,最终降低机组燃煤量,从而实现节能降耗。  

 3.1 锅炉烟气余热回收换热器设计条件

 针对该项目,锅炉烟气余热回收换热器烟气侧入口烟气温度为 117℃,烟气侧出口温度为 90℃, 水侧入口温度 50.5℃,出口温度 100℃,与 7 号低加进出口水温匹配,即从 7 号低加入口引出,加热后回至 7 号低加出口。

 锅炉烟气余热回收换热器设计数据见下表:

表 3-1 烟气余热回收装置数据表(1 台装置)

陕西瑞特热工——烟气余热回收

 经计算,1 台机组安装 2 台烟气余热回收换热器可以将 540t/h 50.5℃的凝结水加热至100℃,而 1 台机组额定工况下凝结水量~1868t/h,所以实际运行状态是第 7 级低加和热量回收换热器并联运行。在系统设计中,第 7 级低加进水侧加装一个调节阀。在系统运行中,当 热量回收换热器出水温度低于第 7 级低加出水温度时,开大调节阀开度,增加第 7 级低加进水 流量,减少热量回收换热器进水流量,直至热量回收装置出水温度和第 7 级低加出水温度相等; 当热量回收换热器出水温度高于第 7 级低加出水温度时,减小调节阀开度,减少第 7 级低加进水流量,增加热量回收装置进水流量,直至热量回收装置出水温度和第 7 级低加出水温度相 等。

 
 当机组负荷降低时,第 7 级低加冷凝水进口温度相应降低,由于控制低温腐蚀的要求, 热量回收装置的传热管金属壁温不允许降低,所以要考虑在烟气余热回收装置加装再循环管 路,在机组负荷较低时提高热量回收装置的进水温度,保证安全可靠运行。

 火力发电厂锅炉烟气余热回收换热器烟气侧出口温度控制在烟气露点之上,以防止烟气低温腐蚀。烟气余热回收装置传热管的实际运行金属壁温取决于烟气温度、冷凝水温度、烟气侧传热系数、水 侧传热系数、传热管型式等因素。在机组满负荷工况,传热管金属管壁温度设计取值为 90℃; 在机组部分负荷运行工况,采用烟气余热回收装置传热管壁温自动控制系统,保证运行中传 热管金属管壁温度不低于烟气露点。

  

 3.2 投资比较 下面对火力发电厂设置锅炉烟气余热回收装置和不设置锅炉烟气余热回收装置两个方案的投资进行初步比较。

表 3-2 投资对比表

陕西瑞特——烟气余热回收

  

 由上表可知,设置增加烟气余热回收系统增加初投资 744 万元,按照本工程的贷款利率和还款年限折算至每年的还款金额约为 106 万元。 

 3.3 能耗指标比较

 由于设置烟气余热回收装置后,进入脱硫吸收塔的烟气温度由 117℃降为 90℃,因而喷 水量相应减少~55t/h。

 根据两方案的热平衡图,额定工况下设置烟气余热回收装置方案的汽轮发电机组热耗比不设置烟气余热回收装置方案的汽轮发电机组热耗降低了 25kJ/kWh。能耗指标对比表见表 3-3。

表 3-3 能耗指标对比表



 4 结论

 由上述论述和对比可知,设置烟气余热回收装置可合理回收烟气中的余热,大量降低发 电机组能耗,虽然增加了初投资,但每年节水 30.25 万吨、节标煤 4857 吨,约 4 年即可收 回投资。

 锅炉尾部排烟温度一般可达 120℃以上,而湿法脱硫系统要求吸收塔入口的烟气温度仅 为 80℃左右,如果采用常规设计模式将有大量的烟气热量被浪费,因而在采用湿法脱硫系 统的机组,给活力发电厂设置锅炉烟气余热回收装置的经济效益和社会效益很可观。

  

 总结:本文对火力发电厂的研究是2012年的结果,实际数据分析表明了火电厂设置有烟气余热回收换热器大大的为企业节省了能源。但12年电力设计院的技术才停留在只能回收酸露点以上的烟气余热(如上文蓝色文字所标),技术上还无法解决烟气酸露点的腐蚀,从而无法回收烟气酸露点以下烟气余热。但是依旧烟气余热回收后效益可观。

 而我公司从2009年开始,已经设计、生产的氟塑料材质的锅炉烟气余热回收换热器,可以回收酸露点以下烟气余热,防腐蚀、热回收效果很好。回收的热量段更长,可利用能源更多,更加的节能,从而投资回报较快,一般约在1~2年即可回本,寿命长达8~10年,企业的收益期较长,经济效益较文上所提更为可观。点击了解烟气余热回收换热器装置

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