鍋爐煙氣余熱回收利用的可行性研究分析

網址：www.chinazhongchuang.cn      更新時間：2017-01-11 10:48    瀏覽次數：：101次

　　目前，鍋爐煙氣余熱回收研究是一個時髦話題。鍋爐排煙熱損失是鍋爐各項熱損失中最大的一項，排煙溫度每上升20 ℃，鍋爐就要損失約1%的熱效率。在鍋爐空預器后的煙道上安裝煙氣換熱器有效降低鍋爐的排煙熱損失是此系統方案提出的主要目的。

　　1 加裝煙氣余熱回收裝置的工程設想

　　本文以新疆準東地區2×350 MW機組工程為例，采用的煙氣余熱回收裝置是一套煙氣—水管式換熱器，用鍋爐尾部排煙熱量加熱汽水，相關系統設想如下。

　　1.1 工程煙氣系統方案的確定

　　考慮到運行安全性及運行成本等方面的因素，同時結合工程特點決定煙氣系統采用低塵區引風機后布置方式。

　　1.2 煙氣余熱回收吸熱介質確定

　　針對350 MW等級機組，建議用煙氣余熱加熱凝結水系統，以提高凝結水進入系統的初溫。主要熱力系統運行說明如下：

　　機組正常開啟過程中，煙氣余熱換熱器出入口閥門開啟，換熱器水側是封閉循環系統，煙氣余熱換熱器水側的凝結水在換熱器處吸收煙氣余熱，加熱到一定溫度進入汽輪機側凝結水系統繼續加熱。水系統中增加1臺膨脹水箱，用于平衡水循環和穩壓，補水來自化學水處理室。

　　1.3 工藝系統參數選擇

　　采用有限腐蝕的煙氣余熱換熱器系統，換熱器壁面溫度最低點基本等同于換熱器水側進口溫度。當水側溫度高于煙氣中水蒸氣飽和溫度15 ℃左右時，金屬壁溫在這個區間的腐蝕速度在0.1 mm/a～0.25 mm/a左右。按照這個腐蝕速度，煙氣換熱器的腐蝕安全性是可以得到保證的。

　　引風機出口煙氣溫度：136 ℃;

　　引風機出口煙氣量(1臺爐)：2 253 420 m3/h。

　　a) 煙氣可利用的余熱計算。(a)理論煙氣焓降=(1.007 5×1.827 2+4.309 2×1.296 5+0.645 5×1.508 4)×136-(1.007 5×1.808 1+4.318×1.295 7+0.645 5×1.504 5)×111=210 kJ/kg;(b)理論空氣焓降=5.389×1.326×136-5.389×1.324×111=180 kJ/kg;(c)飛灰焓降=3.28/100×0.9×0.803 5×136-3.28/100×0.9×0.747 7×111=0.776 kJ/kg;(d)實際煙氣焓降=211+(1.38-1)×180+0.776=280 kJ/kg;(e)實際可利用的煙氣余熱(以煙氣回熱器的余熱利用有效系數為0.8計)=210×103×280×0.8=47 264 MJ/h;

　　b) 煙氣余熱可加熱生水量。煙氣回熱加熱器進口凝結水由7號低壓加熱器入口接出，然后由7號加熱器出口接入。出水溫度為80 ℃，焓值分別為336 kJ/kg，回水溫度為103 ℃、焓值為432 kJ/kg。可加熱的生水量=47 264/(432-336)=490 t/h。

　　\2 加裝煙氣換熱器的運行

　　2.1 換熱器傳熱管金屬壁溫的運行控制

　　在機組滿負荷工況，排煙溫度較高，翅片傳熱管金屬管壁溫度設計取值為92.5 ℃;在機組部分負荷運行工況，排煙溫度較低，可采用煙氣熱量回收裝置傳熱管壁溫自動控制系統，啟動換熱器給水再循環，保證運行中翅片傳熱管金屬管壁溫度不低于92.5 ℃。

　　2.2 換熱器傳熱管堵灰情況分析及清灰措施

　　為防止換熱器積灰，常規的設計應從下述2個方面予以足夠重視：

　　a) 保證煙道截面大小，保證煙氣流通，優化吹灰器數量及布置方式，保證吹灰效果;

　　b) 采用合理煙氣流速，一般保證流速不低于12 m/s，這樣煙氣中的積灰不會留存在煙道內，而是跟隨煙氣流動。

　　3 加裝煙氣余熱回收裝置對機組的不利影響

　　a) 加裝煙氣余熱回收裝置將增加煙道的通風阻力，消耗廠用電量。系統在加裝了煙氣余熱回收裝置后將使吸風機后的煙道阻力增加約800 Pa，為抵消這部分增加的煙道阻力，就必須加大引風機的電機功率，運行時除了需要多消耗一部分電能之外，可能也會隨之增加一定的設備投資;

　　b) 加裝煙氣余熱回收裝置將增加設備的檢修維護量及機組事故率。煙氣余熱回收裝置比較容易出現的問題是煙氣磨損和尾部低溫腐蝕。

　　4 設置煙氣余熱回收裝置的收益分析

　　以下計算以標煤價130元/t、成本電價0.14元/(kW˙h)、年運行7 500 h計列。

　　4.1 正效益

　　a) 煙氣余熱利用增加的效益為：

　　節省標煤=33 606/29 308×7 500=8 600 t/a;

　　全年節約標煤價=8 600×130=112×104元;

　　b) 煙氣余熱利用系統降低排煙溫度，同時與脫硫系統相結合，可節省大量不必要的噴水。全年節約水費=20×7 500×4=60×104元/a。式中排煙溫度降低25 ℃時系統節約噴水20 t/h，噴水水費以4元/t計列。

　　4.2 負效益

　　a) 煙氣余熱利用系統及其附屬設備、管道、閥門等投資費用。深度節能裝置本體總造價400×104元，增加的供回水管道及安裝費用61×104元，即總投資增加了461×104元;

　　b) 經過熱平衡計算得出結論如下：由于尾部煙氣的熱量加熱了部分凝結水，減少了抽汽量，汽輪機本身的熱耗減少約52 kJ/(kW˙h)，折算到標煤耗為1.85 g/(kW˙h)，則：

　　增加標煤=1.85×350×7 500/1 000=4 856 t/a;

　　全年減少標煤價=4 856×130=63×104元;

　　c) 電耗增加。加裝煙氣余熱系統增加了引風機電耗。

　　煙氣余熱利用系統整體煙氣流阻凈增加約500 Pa，此部分阻力對風機的影響如下：風機電耗增加250 kW;增加電費=250×7 500×0.14=26.25×104元;

　　d) 運行維護費用。每8 a需200×104元更換冷段受熱面，加上每年運行維護費用，折合至每年約需25×104元運行維護費用。

　　4.3 煙氣余熱利用系統投資收益

　　由上述計算可見，煙氣余熱系統總投資增加了501×104元，產生正效益57.75×104元/a(節煤效益49×104元/a，節水效益60×104元/a，運行成本節約51.25×104元/a，還有501×104元的投資額當年無法回收。

　　5 結語

　　由上述論述和對比可知，設置煙氣換熱器可合理回收煙氣中的余熱，2臺機組每年節水約30×104 t、節標煤1.72×104 t、可提高機組供熱能力67.2 GJ/h。煙氣換熱器設備初投資7 a內即可收回，具有很大的社會效益和經濟效益。

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