空气预热器联合低低温省煤器改造方案研究

发表时间:2020/5/22   来源:《电力设备》2020年第3期   作者:陈熙 王丽丽 车万博
[导读] 摘要:为满足《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)及三部委《煤电节能减排升级与改造行动》要求,提高除尘器除尘效率,进一步降低粉尘排放量,同时降低机组发电煤耗,提高预热器整体换热效率,国内电厂将面临新一轮环保、提效、降耗技术改造。
        (哈尔滨锅炉厂预热器有限责任公司  黑龙江省哈尔滨市  150036)
        摘要:为满足《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)及三部委《煤电节能减排升级与改造行动》要求,提高除尘器除尘效率,进一步降低粉尘排放量,同时降低机组发电煤耗,提高预热器整体换热效率,国内电厂将面临新一轮环保、提效、降耗技术改造。
        关键词:减排;提效;降耗;改造
        1 现状分析
        现国内火电厂已有设备大多数已不能满足新的排放及降煤耗标准要求,为响应节能减排需求,国内部分电厂已对锅炉机组进行了提效改造,且改后达到了改造提效的目的。为进一步落实国内煤电机组进行环保、提效、降耗改造,满足国家对污染物排放标准及节能减排要求,以实现降低锅炉排烟温度,提高电除尘的除尘效率,除尘器“低温除尘增效”,同时降低汽轮机热耗,降低机组发电煤耗,现国内越来越多的电厂拟对现运行脱硝机组进行提效改造。
        2 治理措施
        目前国内电厂对脱硝机组提效改造主流方式为:空预器入口一/二次风加装暖风器,同时在空预器烟气出口后加装低低温省煤器,改后系统示例如下图所示。
       
        图1 低低温省煤器、暖风器联合空预器改造后系统示意图
        3 暖风器、低低温省煤器联合空预器改造对机组整体优化效果分析
        3.1空预器烟气出口后方加设低低温省煤器,可对空预器出口烟气余热进行深度回收利用,同时可降低排烟温度,提高锅炉效率。
        3.2增加低低温省煤器后,低加入口凝结水温被加热提高,因此低加所需蒸汽抽汽量减少,从而使机组做功量增加,汽轮机热耗降低,增加了单位发电量,提高了产能。
        3.3增加低低温省煤器后,各负荷点排烟温度降低,从而使吸收塔的补水量降低,且负荷越低,补水量相对降低的百分比越高,进而降低了机组运行工业用水量,降低了机组运行成本,提高了效益。
        3.4空预器烟气出口后加装低低温省煤器,能够有效降低电除尘设备入口烟温,从而降低烟气飞灰比电阻,进而提高电除尘效率,大幅度降低排入大气层中的烟尘量,改善环境污染。
        3.5增加低低温省煤器后,引风机入口烟温降低,从而使入口烟气量减少,降低了引风机电耗。
        3.6通过提升空预器入口一/二次风温,从而提高出口热风温度,一次风温升高可增强磨煤机出力,同时出口二次风温提高可增强炉膛内煤的充分燃烧。
        3.7通过加设暖风器后,入口风温、出口烟温均提高,从而空预器冷端金属平均壁温提高,可有效防止冷端酸结露及液态硫酸氢铵腐蚀现象的发生。
        4 加装暖风器、低低温省煤器后,空预器提效改造方案说明
        现国内机组大多数均配置SCR脱硝装置,脱硝的过程中会产生硫酸氢铵,对于燃煤机组,烟气中飞灰含量较高,硫酸氢铵在146℃°—207℃温度范围内为液态,而液态硫酸氢铵捕捉飞灰能力极强,会与烟气中的飞灰粒子相结合,附着于预热器传热元件上形成融盐状的积灰,造成预热器的腐蚀、堵灰等。为防止液态硫酸氢铵对空预器冷端换热元件的腐蚀,常规机组空预器冷端换热元件选用镀搪瓷换热元件设计高度为900~1100mm,以防止空预器冷端发生液态硫酸氢铵腐蚀。虽然冷端搪瓷换热元件高度可涵盖液态硫酸氢铵腐蚀区,但冷端换热元件镀搪瓷后,其换热能力相比金属材质有所下降,若空预器整体换热元件设计高度不变,冷端换热元件越高,则空预器的整体换热能力就越低。
        锅炉提效改造空预器一/二次风入口加装暖风器后,入口风温及排烟温度均提高,导致空预器冷端换热元件平均温度上升,进而液态硫酸氢铵在空预器冷端换热元件的腐蚀区相应下移,故可将空预器原冷端更换为高度较低的搪瓷换热元件,同时增加热端换热元件高度,空预器整体换热能力提高,且换热元件的总高度保持不变,此改造方案只需更换换热元件,同时对原空预器扇形仓做较小的改动,预热器其余本体部分及配套件可完全利旧,从而降低改造成本,达到改后空预器提效的改造目的。
        5 改造案例分析
        5.1 项目简介
        本案例为某发电机组配设回转式空气预热器,空预器原设计型号为29.5-VI(T)-2050-QMR,单台炉配两台三分仓预热器,立式布置,48分仓,一次风开口角度为50°,转子名义直径10900mm,烟气与空气以逆流方式换热,空预器转向为烟气侧→二次风侧→一次风侧。预热器传热元件分两层布置,热端为1050mm换热元件,冷端层为1000mm高双面镀搪瓷换热元件,传热元件总高度为2050mm。本次改造为暖风器、低低温省煤器联合预热器的提效改造。
        5.2 空预器改造方案简述
        本方案以不改变转子仓隔板高度及预热器型号为原则,仅对原预热器仓内横向隔板向下拼接至指定位置,同时对转子内部换热元件进行更换改造,以提高空预器换热效率。改后换热元件分三层布置,热端为300mm高换热元件,中间层为1000mm高换热元件,冷端为750mm高双面镀搪瓷换热元件,改后将原冷端1000mm高搪瓷换热元件更换为750mm高搪瓷换热元件,热端总高度为1300mm,相对改前增加了250mm,改后换热元件总高度与改前相同。经计算,加设暖风器、低低温省煤器联合预热器提效改造后,空预器冷端750mm高搪瓷换热元件完全可以覆盖改后液态硫酸氢铵分布区,改后确保空预器能够安全稳定运行。
        5.3 改后结构参数对比
       
        5.4 改后性能参数对比
       
        5.5 改后对比结果分析
        本案例空预器经提效改造后,排烟温度降低2.2℃,出口一次风温升高4.2℃,出口二次风温升高3.5℃,空气侧效率由改前0.8842提高至0.9009,说明改后空预器换热效率相对改前有较好的优化。
        参考文献:
        [1]王祝成.电厂锅炉回转式空气预热器的节能改造及效果分析[J].能源技术经济,2010,(05)
        [2]陈学俊、陈听宽《锅炉原理》北京机械工业出版社1979年
        作者简介:
        陈熙(1985-08-12),男,汉族,籍贯:黑龙江省伊春市红星区,当前职务:设计工程师,当前职称:中级工程师,学历:硕士研究生,研究方向:机械设计制造及其自动化。
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