600MW火力發(fā)電機(jī)組煙氣余熱回收裝置技術(shù)研究

莊博 郭建

摘 要：文章對(duì)采用煙氣-水形式煙氣換熱器的600MW火力發(fā)電機(jī)組煙氣余熱回收裝置的系統(tǒng)擬定、可行性及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：600MW；火力發(fā)電機(jī)組；煙氣余熱回收

1 概述

對(duì)于燃煤機(jī)組，為減少二氧化硫的排放機(jī)組多采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，此工藝脫硫煙氣系統(tǒng)有設(shè)置GGH和不設(shè)置GGH兩種。對(duì)于安裝GGH的煙氣系統(tǒng)，高溫的原煙氣將用于加熱吸收塔出口的低溫凈煙氣，過(guò)低溫度的原煙氣將不利于GGH加熱凈煙氣，也將加大GGH的設(shè)備投資，因此對(duì)于加裝GGH后的煙氣系統(tǒng)基本不具備加裝煙氣換熱器的條件，而對(duì)于不設(shè)GGH的煙氣系統(tǒng)則為加裝煙氣換熱器創(chuàng)造了有利條件。在濕法脫硫中，煙氣要經(jīng)噴淋、脫硫等工藝，從入口的130～140℃左右最終降低到50℃左右從脫硫系統(tǒng)排出，這一工藝過(guò)程需消耗大量的冷卻水，采用煙氣回收裝置降低煙溫后，可節(jié)省大量噴水。

本研究主要對(duì)采用煙氣-水形式煙氣換熱器的火電600MW凝汽式機(jī)組煙氣余熱回收裝置的系統(tǒng)的擬定、可行性及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行研究。

2 煙氣余熱回收裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)

凝汽式機(jī)組吸熱介質(zhì)采用凝結(jié)水，根據(jù)機(jī)組熱平衡計(jì)算來(lái)確定凝結(jié)水引出點(diǎn)，一般在7號(hào)低加后引出，經(jīng)加熱后再進(jìn)入5號(hào)低加入口。以國(guó)內(nèi)某600MW凝汽式機(jī)組為例，其系統(tǒng)設(shè)置如下：

在引風(fēng)機(jī)出口設(shè)置煙氣換熱器，煙氣換熱器由2部分組成，一部分加熱凝結(jié)水，凝結(jié)水自7號(hào)低加出口引出，加熱后匯入5號(hào)低加入口。另一部分加熱生活熱水。

水側(cè)：凝結(jié)水部分進(jìn)水溫度60℃，出水溫度114℃。生活水部分進(jìn)水溫度10℃，出水溫度80℃。

煙氣側(cè)：一進(jìn)口煙溫140℃，出口煙溫104℃。

因其進(jìn)水溫度均已低于煙氣酸露點(diǎn)，因此均通過(guò)再循環(huán)閥及循環(huán)泵使其進(jìn)入煙氣換熱器的水溫達(dá)到了65℃以上。

3 煙氣余熱回收裝置的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

3.1 600MW及以上凝汽式機(jī)組

設(shè)計(jì)原則是：

煙氣換熱器進(jìn)水溫度等于煙氣酸露點(diǎn)。

煙氣換熱器后的排煙溫度按高于煙氣酸露點(diǎn)10℃設(shè)計(jì)。

回收的熱量用于加熱6號(hào)低壓加熱器入口凝結(jié)水，加熱后的凝結(jié)水并入6號(hào)低壓加熱器的出口。

按此方案設(shè)計(jì)，因?qū)嶋H運(yùn)行時(shí)煙氣換熱器的換熱管內(nèi)外壁存在約2～5℃的換熱溫差，當(dāng)?shù)扔跓煔馑崧饵c(diǎn)的水介質(zhì)進(jìn)入煙氣換熱器時(shí)換熱器的管壁溫度將高于煙氣酸露點(diǎn)。換熱器后的排煙溫度按高于煙氣酸露點(diǎn)10℃設(shè)計(jì)，因此設(shè)計(jì)保證了換熱器管壁及換熱器后的排煙溫度均高于煙氣酸露點(diǎn)，降低了煙氣對(duì)換熱器及換熱器后煙道的腐蝕性，但機(jī)組在各工況的煙氣的溫降相對(duì)較低，可回收的熱量有限。

煙氣換熱器的形式采用H型高頻翅片管，材料為ND鋼，換熱管管壁的厚度不低于4mm，按換熱管年腐蝕速率2%，換熱管的使用壽命可以達(dá)到10年。

為提高煙氣換熱器的換熱效率及防止堵灰，煙氣換熱器設(shè)有蒸汽吹灰器；為有效控制煙氣的低溫腐蝕，換熱器管道表面設(shè)壁溫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

3.2 各種回收系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析

設(shè)置煙氣余熱回收系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析主要考慮的因素有：

3.2.1 機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)及負(fù)荷率因素

設(shè)置煙氣余熱回收系統(tǒng)節(jié)省燃料量的多少與煙氣余熱回收系統(tǒng)的設(shè)置、機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)、機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷率的大小密切相關(guān)。本專題研究以機(jī)組不同的年利用小時(shí)數(shù)情況進(jìn)行分析，以便明確機(jī)組設(shè)置煙氣換熱器的盈虧平衡點(diǎn)、投資回收年限等。機(jī)組在全年不同負(fù)荷率運(yùn)行所占比例分配如下：

TRL工況占全年總運(yùn)行時(shí)間的15%；

85%THA工況占全年總運(yùn)行時(shí)間的35%；

75%THA工況占全年總運(yùn)行時(shí)間的50%。

3.2.2 設(shè)置煙氣余熱回收系統(tǒng)的收益

節(jié)約了燃煤成本；

節(jié)省了脫硫系統(tǒng)吸收塔水耗的補(bǔ)水量。

3.2.3 設(shè)置煙氣余熱回收系統(tǒng)增加的成本

增加了設(shè)備初投資；

煙風(fēng)道阻力增加致使增加了引風(fēng)機(jī)電耗，增加了廠用電量；

設(shè)置熱水循環(huán)水泵，增加了廠用電量；

增加了機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

3.3 機(jī)組年利用5500h的經(jīng)濟(jì)分析

通過(guò)燃燒計(jì)算得出的機(jī)組在不同負(fù)荷時(shí)鍋爐的排煙量及排煙溫度，并結(jié)合各設(shè)計(jì)方案最終的排煙溫度可以計(jì)算得出各工況煙氣余熱回收的熱量，將各工況回收的熱量及各方案的加熱凝結(jié)水的設(shè)置情況提交汽輪機(jī)廠計(jì)算就可以得出的安裝煙氣換熱器后汽機(jī)的熱平衡圖，對(duì)比安裝煙氣換熱器前后的熱平衡圖就可以計(jì)算得出各個(gè)方案及工況下機(jī)組節(jié)省的發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗，結(jié)合機(jī)組全年利用小時(shí)數(shù)及全年負(fù)荷分配情況從而計(jì)算出機(jī)組全年節(jié)省的標(biāo)準(zhǔn)煤噸數(shù)。

1×660MW發(fā)電機(jī)組的年利用小時(shí)數(shù)按5500h計(jì)，機(jī)組年負(fù)荷分配按上節(jié)要求則機(jī)組全年總的機(jī)組運(yùn)行時(shí)間為6687h。各方案綜合經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比表如表1。

表1

因換熱器后排煙溫度高達(dá)107℃，鍋爐排煙溫度降低的較少、回收的熱量相對(duì)有限，因此年節(jié)省的標(biāo)煤量較少，設(shè)備投資回收的年限已經(jīng)大于機(jī)組的壽命因此盡管此方案具有煙氣換熱器抗腐蝕性能好的特點(diǎn)但不適于本工程安裝。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）基于現(xiàn)階段廠家提供的設(shè)備報(bào)價(jià)和假定爐型鍋爐廠提供的排煙溫度，安裝煙氣余熱回收系統(tǒng)在機(jī)組年利用5500h，系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案情況下設(shè)備靜態(tài)回收周期為15.89年，小于煙氣換熱器的設(shè)計(jì)壽命。

（2）機(jī)組年利用時(shí)間的多少及運(yùn)行負(fù)荷的大小直接影響到煙氣余熱回收系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)越少、負(fù)荷越低則經(jīng)濟(jì)性越差。