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          低溫省煤器在HX150/13.7-Ⅱ1循環流化床鍋爐上的應用

          欄目:協會論文集 發布時間:2020-04-26

          低溫省煤器在HX150/13.7-1循環流化床鍋爐上的應用

          歐陽連燚  王大為

          摘要:通過增設低溫省煤器系統,用來加熱補給水,有效利用鍋爐尾部煙氣余熱,提高補給水溫度,降低供熱煤耗,降低煙氣排放溫度;減小粉塵比電阻,提高電除塵的除塵效率,減少粉塵排放。通過一段時間的運行和維護,已積累了一定的經驗,提供給同行門參考和借鑒。

          關鍵詞低溫省煤器;煙氣余熱;煤耗;節能分析

             1 前言

          循環流化床鍋爐實際運行中,存在排煙溫度高(一般在145℃到150℃范圍內),大部分電廠采用激波吹灰裝置加強對尾部受熱面的吹掃,增強換熱,但該問題一直未能得到徹底解決。福能龍安熱電有限公司一期工程#1、2、3鍋爐分別于20174月、20173月和201810月投入商運,三臺鍋爐是高溫超高壓、自然循環、固態排渣、單汽包、無中間再熱循環流化床(CFB)鍋爐,由華西能源股份有限公司生產制造。為了降低鍋爐排煙溫度,該公司在#2、3鍋爐煙道尾部增設低溫省煤器,回收煙氣余熱降低排煙溫度。

             2 低溫省煤器介紹

          龍安熱電低溫省煤器布置在除塵器前的喇叭口入口豎直煙道上(具體結構布置圖見圖1)。在空氣預熱器至除塵器之間采用低溫省煤器作為煙氣余熱利用裝置,低溫省煤器傳熱管采用翅片管表面換熱型式,低溫省煤器入口的補給水來自補給水混合式換熱器出口,補給水系統設計壓力為1.20M。低溫省煤器在機組運行時,采用100%補給水流量串聯至回熱系統,從中繼水箱或補給水混合式換熱器出口引出補給水,經低溫省煤器后,進入除氧器。低溫省煤器及管道各個高點均設排氣閥,各個低點設置排水系統,各組換熱器均設安全門。低溫省煤器的各管路上的閥門集中設置,并設置在同一側。當煙氣余熱換熱器進口煙氣溫度、流量、壓力在設計參數時(設計參數見表1),煙氣溫度由150℃降低到110℃,煙氣余熱換熱器的被加熱補給水溫度由85℃提高到110℃。

          1 低溫省煤器結構布置圖

          該公司低溫省煤器采用防磨、防漏、防腐、防堵、耐用的形式。換熱管的材質為20G(高溫段)和ND(低溫段),管壁厚度5.5 mm。翅片的材質為:碳鋼,翅片的厚度為2mm。 低溫省煤器殼體及外加固肋、內加固件、出口漸縮段.入口漸擴段的殼體等均采用Q235B,防磨件采用16Mn鋼。換熱器殼體壁厚不小于6mm,其中底板厚度不小于8mm,并設置橫向加固肋及縱向加固肋,兩側隔板厚度不得低于20mm。換熱器考慮支撐及膨脹。低低溫省煤器裝置殼體采用全焊接結構,煙氣側及水側接口均應能承受現有煙道及水管道的推力和力矩。低低溫省煤器的控制由DCS完成,采用激波吹灰,激波吹灰器控制納入機組主控進行監控,能實現自動、手動方式運行,并能實現機組主控對每臺激波吹灰器單獨操作控制。

          煙氣被冷卻放出的熱量用來提高補給水的溫度。負荷變化范圍,鍋爐最低穩定運行工況至鍋爐100BMCR工況。

          1 龍安熱電#2、3鍋爐低溫省煤器設計參數

             3 低溫省煤器的運行分析 

          3.1 低溫省煤器的節能分析

          3.1.1 低溫省煤器余熱回收效果分析

          龍安熱電3#鍋爐尾部安裝低溫省煤器后,201961-65日期間對3#鍋爐低溫省煤器進行投入運行前、后比對試驗。試驗負荷工況分別為150t/h100t/h兩個工況(運行參數見表1和表2),具體分析如下。

          1 3#鍋爐滿負荷工況,低溫省煤器投前、投后運行參數(采集時間2019.6.5



          2 3#鍋爐負荷100t/h工況,低溫省煤器投前、投后運行參數(采集時間2019.6.1 


          (1)
          在鍋爐負荷150t/h的工況下,投入低溫省煤器后,排煙溫度降低22.7℃,除鹽水溫升高22.2℃。每小時低溫省煤器吸收的熱量:  M=CPM(T2-T1)=4.19*(30.6*1000)*(99.5-77.3)=2846351(kJ/kg)  

              折算為每公斤7000kcal標煤,低溫省煤器回收熱量相當于每小時節標煤量=2846351/7000/4.18=97.28kg/h

          (2)在鍋爐負荷100t/h的工況下,投入低溫省煤器后,排煙溫度降低18.3℃,除鹽水溫升高15.8℃。每小時低溫省煤器吸收的熱量: M=CPM(T2-T1)=4.19*(30.6*1000)*(87.4-71.6)=2025781.2(kJ/kg)

          折算為每公斤7000kcal標煤,低溫省煤器回收熱量相當于每小時節標煤量=2025781.2/7000/4.18=69.23kg/h

          (3)按照一年機組運行300天,白天和夜間各12小時計算,低溫省煤器投運后年節約煤量=97.28*12+69.23*12*300/1000=599.4

          年節煤效益=599.4*900/10000=53.9萬元

          3.2 低溫省煤器除塵效益分析

          在正常情況下,白天龍安熱電鍋爐排煙溫度超過140℃,通過余熱利用系統改造降到110℃。燃燒同樣煤種且同樣工況下,電除塵一二次電壓、電流明顯下降。煙氣溫度的降低可使粉塵比電阻降低,煙氣量降低,除塵效率提高,因此電場一二次電壓明顯下降,經試驗比對分析,投入低溫省煤器每小時電除塵可節電18.6千瓦時,按每年運行300天計算,年節約電量13.42萬千瓦。具體電除塵一、二次電壓參數見附圖1和附圖2。

          1 鍋爐負荷152t/h工況下未投入低省時,電除塵各電場電壓分布

           

          2 鍋爐負荷152t/h工況下投入低省時,電除塵各電場電壓分布

             4 存在的問題及解決辦法

          4.1 存在問題

          4.1.1  低溫腐蝕問題。一般電廠煙氣的酸露點為90℃~110℃。#1、3鍋爐安裝余熱回收系統后可以把排煙溫度降低到110℃,低溫省煤器鋼管材質采用ND鋼,腐蝕較弱。經檢查低溫省煤器沒有出現腐蝕或管壁減薄現象。

          4.1.2  2#、3#鍋爐自投入運行七、八個月后,低溫省煤器進出口風壓壓差從400Pa逐步上升至1600Pa,引風機電流增大明顯。經打開人孔門檢查發現低溫省煤器表面積灰嚴重,尤其是左右兩側,同時有一股嗆人的氨氣味。進入內部檢查發現低溫省煤器大約有二分之一流通面積被積灰堵塞,表面呈白色(見圖3),鰭片中部粘灰呈黃色、比較濕潤,經取樣化驗上層受熱面的灰樣含銨根29.47%、硫酸根4.02%。組織專業人員分析認為:低負荷運行時,由于鍋爐分離器入口煙溫降至800℃及以下,SNCR反應效率低下,投用氨水量偏離正常值,氨逃逸率偏高。由于在催化劑作用下,煙氣中SO2SO3的轉換率升高,煙氣中SO3濃度增加,造成脫硝系統出口硫酸氫銨生成量增多,當煙溫處在146~230℃范圍時硫酸氫銨為液態,此時液態的硫酸氫銨黏結煙氣中的飛灰顆粒,粘結在低溫省煤器鰭片上,日復一日,逐步造成低溫省煤器冷端流通面積灰堵塞。

                

          3 鍋爐低溫省煤器正常情況和粘灰堵塞對比圖

          4.2 解決辦法

          4.2.1 控制好溫度和噴氨量,減少硫酸氫氨的形成

          1)適當提高排煙溫度,使得排煙溫度大于110℃,當夜間供熱負荷減小時,優化運行方式,保證低溫省煤器出口溫度在110℃以上;

          2)控制好SNCR氨水噴入量控制,退出分離器出口氨槍,確保氨水的霧化;

          3)定時對氨搶套管及氨槍推進到位;

          4)做好受熱面吹灰器的日常維護。加強低溫省煤器吹灰的頻率,尤其是低負荷運行期間,在升負荷前必須對受熱面進行加強吹灰。

          5)在豎井煙道底部灰斗及水平段增加吹灰裝置,防止低負荷期間,煙氣流速減低,大量灰沉積在水平煙道上。

          4.2.2 當低溫省煤器進出口壓差增大或連續運行時間超過3個月以上,用高壓清洗裝置對低溫省煤器進行清洗一次,確保設備運行可靠性;

          4.2.3 對低溫省煤器管道布置進行改造,減少低溫省煤器管道布置,提高管子之間的間隙。

             5  結論

          5.1 低溫省煤器投入運行后,年節煤效益53.9萬元,效益明顯,同時該系統還可以降低除塵器前煙氣溫度,提高除塵效率,減小煙氣體積流量,可降低改造和運行費用。

          5.2 低溫省煤器在小型循環流化床鍋爐使用時,尤其是負荷波動較大的機組,長期運行后低溫省煤器冷端會出現不同程度的堵灰,因此,應根據鍋爐排煙溫度適時調整低溫省煤器的通水量,控制低溫省煤器管子壁溫不能低于煙氣露點溫度,防止硫酸氫氨粘灰堵塞受熱面;當出現受熱面堵灰應及時采取高壓水槍進行清洗。

           參考文獻

              [1] 張立新.低溫省煤器技術淺析[J].鍋爐制造,2015(5):23-24.

           [2] 福建省福能龍安熱電有限公司低溫省煤器技術協議 2015.12


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