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300MWCFB锅炉余热利用系统研究

北极星环保网来源:循环流化床发电 白涛2017/11/24 9:16:01我要投稿
所属行业: 节能  关键词:余热利用 CFB锅炉 烟气余热

北极星环保网讯:目前,排烟热损失占到了燃煤电站锅炉热损失总量的70%~80%,随着锅炉排烟温度的升高,机组发电煤耗也随之增加。研究表明,锅炉排烟温度每升高10℃,锅炉热效率将会降低0.5%~0.7%,机组整体发电煤耗将增加1.7~2.29g/kWh。

此外,排烟温度还是影响机组运行经济性和安全性的重要因素,锅炉排烟温度上升会造成湿法脱硫减温水量增加,烟气体积流量增大,飞灰比电阻增大,电除尘器效率下降,严重时除尘器滤袋还会出现高温氧化腐蚀。采用低压省煤器回收烟气余热,被认为是一项可降低排烟温度,提高燃煤机组热经济性的有效措施。

排烟余热可用来加热回热系统凝结水、一次风、热网水、干燥燃料,还可作为水媒式烟气加热器(MGGH)的热源。目前,应用较多的仍是利用排烟余热加热回热系统凝结水,排挤部分回热系统抽汽,返回汽轮机做功,提高机组热经济性。为配合某300MWCFB锅炉机组进行的超低排放改造,在锅炉尾部烟道内布置低压省煤器来降低排烟温度,并对设计方案进行优化以及热经济性分析。

1、机组概况

某电厂300MWCFB锅炉为上海锅炉厂有限公司制造,型号SG-1060/17.5-M802,亚临界中间再热、单锅筒自然循环。锅炉采用岛式布置、全钢构架悬吊结构,炉底采用水冷一次风室结构,炉膛采用气密式水冷壁,炉前布置两级破碎制煤系统,燃料由回料腿以及炉膛两侧墙给煤口进入炉膛。

锅炉实际运行排烟温度为140℃,为配合电厂进行的超低排放改造,拟在锅炉尾部烟道内布置低压省煤器。考虑燃用煤质以及低温腐蚀等因素,排烟温度降至120℃左右,排烟余热用于加热回热系统凝结水,回热系统如图1所示。锅炉设计燃用煤质数据见表1,回热系统主要参数见表2。

余热回收

余热回收

余热回收

2、低压省煤器布置方案

低压省煤器一般布置于锅炉尾部烟道内,水侧与回热系统连接,通过吸收排烟余热加热回热系统凝结水,被排挤的部分抽汽,返回汽轮机中继续做功。增设低压省煤器后,可以保证机组在燃料投入量不变的情况下,提高机组热经济性。

2.1烟气侧布置方案

表3为低压省煤器布置方案的优缺点。由表3可知,方案2和方案4在有效利用排烟余热的同时,可提高电除尘效率,减少脱硫减温水量。由于本次改造排烟温度降幅在20℃左右,采用布置方案2较为合理。

余热回收

2.2与水侧连接方案

低压省煤器与水侧连接方案主要有串联和并联2种。相比于串联系统,并联系统无需增加凝结水泵的压头,采用级间压降即可保证低压省煤器内凝结水流动。因此,低压省煤器系统与回热系统一般采用并联。

2.3受热面管型选择

低压省煤器受热面可选用光管、螺旋肋片管和H型翅片管。相比于光管,螺旋肋片管和H型翅片管换热面积较大、传热性能较好。对于除尘器之前的换热器,烟气中灰浓度较高,螺旋肋片管易磨损和积灰,采用H型翅片管较好;对于引风机之后的换热器,由于经除尘器后烟气中灰浓度极低,可采用换热效率更高的螺旋肋片管。此外,在相同条件下,顺列管束最大磨损量较错列管束少3~4倍。因此,采用顺列布置可减轻烟气对管束的磨损。

3、方案设计原则及参数要求

3.1方案设计原则

低压省煤器布置在锅炉尾部烟道内,烟温降幅应结合实际排烟温度以及燃用煤中硫分,确定烟气酸露点温度,防止排烟温度过低,腐蚀受热面和除尘器滤袋。由于除尘器前烟气中飞灰浓度较高,易对受热面造成磨损,影响低压省煤器使用寿命。因此,方案设计要遵循以下原则:

1)防腐原则。由于烟气侧对流放热系数远小于水侧,管壁温度与水温接近。若省煤器入口水温偏低,进口管壁温度接近水露点温度,易造成受热面严重低温腐蚀。因此,应根据燃用煤种来确定最低允许壁温并合理控制入口水温,以保证管束最低壁温高于水露点25℃以上,避开严重低温腐蚀区。

2)防磨原则。除尘器前烟气具有飞灰浓度较高、流速较快的特点,由于管壁磨损量与烟气流速以及烟气中飞灰浓度成正比,若低压省煤器布置于除尘器前,应考虑受热面磨损问题,采取防磨措施。

3)强化传热原则。由于省煤器后尾部烟道内剩余空间较为紧凑,为降低排烟温度需适应烟道几何尺寸,必要时应采取强化换热的措施,来提高换热效率。同时,还应考虑烟道阻力增加对引风机出力的影响。

延伸阅读:

热力系统优化及汽水余热回收利用等措施

锅炉烟气余热深度利用及减排技术的研究与应用

循环水余热利用技术在135WM供热机组上的试点应用

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