发电厂2#燃煤机组烟气余热利用系统改造技术方案项目可行性研究报告

发电厂 2#燃煤机组烟气余热利用系统改造技术方案TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"项目可行性 1\o"CurrentDocument"立项依据 1\o"CurrentDocument"项目的必要性 1\o"CurrentDocument"锅炉排烟余热回收国外研究进展 2凝结水预热器系统方案 2暖风器系统方案 3低压省煤器与暖风器联合系统方案 4空气预热器旁路省煤器系统方案 5烟气余热加热城市热网回水系统方案 6\o"CurrentDocument"2 排烟余热回收利用系统改造 8\o"CurrentDocument"技术原则 8\o"CurrentDocument"关键技术问题 8\o"CurrentDocument".1低温腐蚀 8.2积灰及磨损 10\o"CurrentDocument".3烟气余热利用系统型式及材料选择 12\o"CurrentDocument".4烟气侧和水侧阻力 15\o"CurrentDocument"3烟气余热利用系统系统初步设计 15\o"CurrentDocument"烟气冷却器布置位置 15\o"CurrentDocument"排烟温度降低程度 17\o"CurrentDocument"烟气流速的选择 17\o"CurrentDocument"烟气余热利用系统改造方案 19\o"CurrentDocument"经济性分析 21\o"CurrentDocument"热平衡计算 21\o"CurrentDocument"经济性分析 23\o"CurrentDocument"烟气换热系统设计 24\o"CurrentDocument"换热器设计 24\o"CurrentDocument"烟气侧与水侧阻力 26\o"CurrentDocument"制造及安装工期 27\o"CurrentDocument"可能存在的问题及解决办法 27\o"CurrentDocument"投资估算 28\o"CurrentDocument"结论 28#36.02C150.8H444.19WH抽气来

75.18C

2636.3H

24.99W70.35C294.5H469.17W再循环泵105.6C444.1H469.17WG抽气来196.58C2866.6H28.21W72.01C301.4H24.98W106.1C445.9H530.17W109.6C459.6H61WF抽气来

247.02C

2963.9H

6.41W图3-6烟气余热利用改造后系统简图4经济性分析热平衡计算低1压省煤器系统热平衡根据上述方案设计，THA工况下，低压给水全流量通过烟气余热利用系统，从70.35℃加热到105.61℃,需要吸收的热量为19.25MW。烟气温度从155℃降低到88℃，回收的烟气余热为19.17乂W左右。烟气侧放热满足水侧吸热需要，见表4-1。表4-2和表4-3分别给出了75%THA工况和50%THA工况的热平衡计算汇总表。表4-1低压省煤器系统热平衡计算(100%THA220MW)名称单位数值负荷烟气冷却器进口烟温℃烟气冷却器进口烟焓煤烟气冷却器出口烟温℃烟气冷却器出口烟焓煤烟气焓差煤燃料消耗量烟气侧热负荷

入口水温℃入口水焓出口水温℃出口水焓焓增水流量水侧热负荷表4-2低压省煤器系统热平衡计算(75%THA165MW)名称单位数值负荷165烟气冷却器进口烟温℃150烟气冷却器进口烟焓煤1580.87烟气冷却器出口烟温℃88烟气冷却器出口烟焓煤920.78烟气焓差煤660.08燃料消耗量20.725烟气侧热负荷13.68入口水温℃65.54入口水焓275.49出口水温℃101.2出口水焓425.07焓增149.58水流量91水侧热负荷13.61表4-3低压省煤器系统热平衡计算(50%THA110MW)名称单位数值负荷110烟气冷却器进口烟温℃145烟气冷却器进口烟焓煤1527.31烟气冷却器出口烟温℃86烟气冷却器出口烟焓煤900.78烟气焓差煤626.529燃料消耗量27.63烟气侧热负荷17.31入口水温℃91.3入口水焓244.016出口水温℃

出口水焓383.40焓增139.38水流量64水侧热负荷8.92根据电厂运行统计，上述计算中，220MW、165MW和110MW负荷的排烟温度分别为155℃、150℃和145℃。经过烟气冷却器后的烟温分别为：8℃9、88℃和6。回收的烟气余热分别为 和°经济性分析对于低压省煤器系统而言，THA工况，凝结水全流量通过烟气冷却器，6#低加不抽汽。抽汽量减少28.41t/发电功率增加6.03乂“左右，发电煤耗降低3.74g/(kWj)供电煤耗降低3.53g/(kW.h),计算见表4-6。表4-6低压省煤器系统THA工况煤耗计算序号项目单位烟气流量260计算燃煤消耗量进口烟气温度℃进口烟焓出口烟气温度℃出口烟焓烟气侧放热量进水流量进水温度℃进水焓实际出水温度℃实际出水焓实际水侧吸热量低加抽汽焓低加疏水焓焓差低加节约抽汽增加发电功率降低发电煤耗降低供电煤耗上述计算的供电煤耗计算考虑了布置在烟道中的换热器烟气侧的阻力增加和进出水管道阻力增加。根据相同的算法，可以计算到165MW和110MW时低压省煤器系统可以减低的发电煤耗分别为3.09( )和2.58( )w

据此计算，增加低压省煤器系统后，按负荷率70%，厂用电率5.5%，年运行小时数5000小时计算，单台机组年节约煤量2721.4吨（表4-7）。电厂标煤价格500元/吨，年节煤收益136.07万元。表4-7经济性分析发电煤耗降低3.74厂用电率包括引风机风机及凝结水泵增加用电5.5供电煤耗降低3.53节约燃煤544.28年运行小时数5000年节约燃煤年2721.4煤价元吨500年节约运行费用万元年136.075烟气换热系统设计换热器设计根据华能曲阜电厂的实际情况，需要降低除尘器前温度，保护除尘器。空预器到除尘器之间的烟道没有足够的空间，因此，建议烟气冷却器分级分段布置在电除尘前的竖直和水平烟道上。换热器共设计成4组，每组分竖直高温段和水平低温段布置在4个烟道中。如图5-1。图5-1换热器管组

低压省煤器采用带扩展换热面积的H型鳍片管，一方面增加换热面积使得省煤器布置更加紧凑，同时H型鳍片换热器具有较好的防磨效果。如表5-1所示，水平段和竖直段采用相同的布置，省煤器基管外径38mm，壁厚4mm，横向排数32排，纵向排数26排，省煤器高3米。单台受热面积2279平方米，重约30吨（不含支撑件）。四组共8台总受热面积18232平方米，重约240吨。本方案还增加了热水再循环系统，可根据运行要求调解循环水流量，从而调整换热量和工质温度。表5-1低压省煤器设计计算汇总表项目竖直段水平段煤种单位设计设计烟气容积烟气质量燃煤消耗量烟气份额总烟气量烟气冷却器进口烟温℃烟气冷却器进口烟焓煤烟气冷却器出口烟温℃烟气冷却器出口烟焓煤烟气定性温度℃烟气密度烟气的导热系数(烟气的运动粘度烟气的普朗特数烟气传热功率工质流量入口水温℃工质入口水焓工质焓升工质出口水焓出口水温℃工质温升℃平均水温℃基管外径基管壁厚翅片节距翅片中缝宽度方形翅片边长翅片厚度翅片等效高度

翅片管外径翅片间距横向排数纵向排数翅片管子横向节距翅片管子纵向节距横向相对节距纵向相对节距烟道横向宽度烟道纵向深度烟气流通面积2烟气速度最外径基外径翅片管换热面积（总）2肋片表面放热不均匀影响系数工质平均压力工质的密度工质流通面积2管内水流速工质运动粘度工质导热系数℃工质的比热容工质的普朗特数工质的雷诺数工质的怒谢尔特数水对管壁的换热系数a℃金属的导热系数(污染系数肋片有效系数的B（错列）P （错列）肋片有效系数（错列）总传热系数（错列）℃总传热量（错列）误差计算烟气侧与水侧阻力安装低压省煤器系统后会增加水侧和烟气侧阻力，其中水侧阻力增加约0.25Mp左右。烟气侧阻力与换热器形式和烟气流速有关，由于设备较大，充分考虑到烟气侧阻力比较大，而烟气侧阻力与烟速的平方成正比。因此，烟气侧阻力设定值为8.5m/s左右，初步估计，THA工况烟气侧阻力增加650Pa左右。制造及安装工期设备从技术准备到制造完毕、运抵现场需要45天时间，现场安装施工满足系统运行需要45天，部分施工可以与设备制造同步进行。具体见表5-2。表5-2设备制造及安装工期年月第1月第2月第3月周序123412341234容内产生技术准备材料采购零部件加工检验、试压油漆、包装发货运输现场管道安装现场设备安装设备清洗、试压烟道封闭系统试运行6可能存在的问题及解决办法在烟道里安装一个换热器把烟温降低有一定的安全隐患。为确保改造不会影响到机组的安全运行，需要在设计的时候进行考虑以下问题：低温腐蚀问题，一般电厂烟气的酸露点为90℃~110℃。现有煤种的酸露点是95.6℃，因此必须采用必要的防腐措施以防止低温腐蚀。低温段采用耐低温腐蚀的钢或喷涂柔性搪瓷。积灰堵塞，如果出现积灰堵塞，会造成引风机电耗增加。严重时，当阻力增加超出风机裕量，只能降负荷运行。建议布置吹灰器，定期吹灰，且在停炉检修时用水冲洗。吹灰器可以采用工程上常见的蒸汽吹灰。磨损，换热器磨损泄露会造成设备的停运。为避免泄露，首先换热器受热面要选择厚壁管，通常选择壁厚4mm；其次，避免过高的烟气流速，综合考虑换热、积灰和磨损，一般选择烟速低于10m/s。再次，在换热器进口设置导流板，使烟气均流，避免出现烟气走廊。最后在换热器前部设置防磨瓦、布置假管，进行各烟道烟气流动均匀性试验，对换热器进行针对性设计。•增加换热器泄漏检测设备（例如湿度检测装置），在烟道合适位置设置放水点、单独门孔和巡检点。7投资估算表7-1低压省煤器方案投资概算项目建筑费设备费安装费其它合计烟气换热系统38.73181.74171.77392.24管道阀门系统46.300.0090.41136.71热工电气系统152.4522.60175.05小计85.03334.19284.79704.01其他费用105.29105.29基本预备费40.4740.47工程静态投资85.03334.19284.79145.75849.77投资比