300 MW機組低品熱回收節能改造

汪明宇，賈希存，王鐵民

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北唐山 063200）

引言

近年來，隨著國際能源價格的上升，煤炭價格始終居高不下，通過節約能源來降低生產成本已成為企業亟待解決的問題。電廠運行過程中，定排、連排擴容器及疏水擴容器都要有大量低壓汽水排放出來，這些都造成能源的嚴重浪費。如果在電廠運用低品熱的回收裝置和回收技術，就能夠有效回收連排擴容器、定排擴容器及疏水裝置所排放的汽水余熱，無論在環境效益還是經濟效益方面都有重大意義[1]。

1 現狀

目前首鋼京唐公司自備電廠2×300 MW機組鍋爐連排汽水與排入定排中的鍋爐暖風器疏水、鍋爐吹灰疏水均直接排放未作回收，在乏汽余熱回收等方面有一定的改造空間。

2×300 MW機組鍋爐連排水直接經連排擴容器擴容后直排，連排水壓力為汽包壓力17.5 MPa，水量約為18 t/h。連排水在連排擴容器內閃蒸后蒸汽進入除氧器，連排擴容器壓力與除氧器連通，約為0.67 MPa，連排罐溫度為163.3℃。閃蒸后0.67 MPa的連排水進入定排擴容器進行二次閃蒸，最終蒸汽排空，熱水排入定排池，造成了環境污染和能源浪費。同時暖風器疏水約為3 t/h，吹灰疏水排汽量約為4 t/h，暖風器疏水和鍋爐吹灰疏水也進入定排罐。連排水二次閃蒸產生的乏汽中有大量低品的熱能，乏汽具有較高的除鹽水價值、原水價值及除氧價值。運用乏汽回收技術或裝置回收乏汽，不僅能夠節約熱能，還能有效節約水資源，進而降低總的生產成本，促使企業取得良好經濟效益[2]。

2 技術路線

每個機組增加一套低品熱回收裝置，將擴容閃蒸后的連排水以及吹灰疏水、暖風器疏水等的熱量進行充分利用，與凝結水進行換熱，提高凝結水的溫度，減少汽輪機的低壓抽汽。

現在定排罐就近增加1套低品熱回收裝置，用于回收擴容閃蒸后的連排水以及吹灰疏水、暖風器疏水。

2.1 方案理論計算

連續排污量約為qm=18 t/h，連排壓力P=17.5 MPa，經擴容閃蒸后，壓力降為 P＇=0.67 MPa，計算連排擴容器閃蒸率。

17.5 MPa飽和水焓值為1715 kj/kg，0.67 MPa飽和水焓值為692 kj/kg，汽化潛熱為2070 kj/kg

（1）閃蒸率為：

（2）連排閃蒸汽量為：

（3）連排水量約為：

（4）暖風器疏水約為qm3=3 t/h，吹灰疏水排汽量約為qm4=4 t/h，當吹灰疏水和暖風器疏水同時開啟時總回收熱量約為[3]:

由于各項疏水流量會出現偏差，保守計算小時回收熱量約為Q總=3 MW。

（5）冷側熱側流量為：

換熱器換熱量為3 MW，熱側進出口溫度90/45℃，冷側進出口溫度32/82℃。

回收罐體中熱水溫度為90℃，熱焓值為377 kj/kg。冷卻噴淋水溫度為45℃，熱焓值為188kj/kg。總輸出90℃熱水量57 t/h，輸入回收罐的定排熱水量為16 t/h，噴淋水量為41 t/h。工質參數見表1。

表1 工質參數

（6）凝結水管道設計及壓降計算

原流程8#進口至6#進口，跨過兩個換熱器，若干閥門，同一平層管道阻力降約為100 kPa。經計算改造后凝結水量約為51.4 t/h。管道總長度約為260 m。

①若選用DN100管道

雷諾數 Re=vd/э=1.92×105(э為動力粘度 10-6)，絕對粗糙度K=0.3，沿程阻力系數λ=0.0290[4]。（8）

沿程阻力 R=(λρv2)/2d=535 Pa/m （9）

管道阻力為139 kPa?？紤]板式換熱器和閥門彎頭，管道阻力約為200 kPa。

②若選用DN125管道

雷諾數Re=vd/э=1.18×105，絕對粗糙度K=0.3，沿程阻力系數 λ=0.0270[4]（11）

沿程阻力 R=(λρv2)/2d=152 Pa/m （12）

管道阻力為39.5 kPa?？紤]板式換熱器和閥門彎頭，管道阻力約為100 kPa?？身樌踊卦苈贰ＤY水分支管道選為DN125。

2.2 運行方式

連排水及其他疏水在進定排罐前引入分支進入低品熱回收系統中的回收罐；在回收罐中降溫，經過板式換熱器與凝結水進行換熱，換熱后的疏水自循環回到回收罐吸收疏水的乏汽，多余的疏水通過調閥控制進入排污降溫池。凝結水取自軸封加熱器后8#低壓加熱器前，經過吸收熱量后被加熱到82℃，回到6#低壓加熱器入口前。工藝流程見圖1。

2.3 設備及參數

（1）低品熱回收裝置（安裝于定排罐旁用于回收吸收連排水以及吹灰暖風器疏水等），參數見表2。

表2 凝結水低品熱回收裝置性能參數

圖1 工藝流程圖

（2）換熱器（用于回收熱源與凝結水換熱），參數見表3。

表3 換熱器參數

3 節能效益計算

計算參數：標煤發熱量約為7000大卡/kg=29306000 kj/t，價格按照650元/t；原水按照5元/t計算，年運行時間按照8000 h計算，電費按照0.5元/kWh計算。

3.1 節約熱量

節約熱量按連排疏水量計算，連排水為9.1 t/h，最終降為45℃排出系統

①回收熱能:Q=9100 kg/h×（692-188） kj/kg=4586400 kj/h

②一年節約熱量:4586400 kj/h×8000 h/年=36.7×109kj/年。

③6段抽汽為0.12 MPa，203℃，焓值2880 kj/kg。

每年節約 6 段抽汽量：36.7×109kj/年÷2880 kj/kg=12000 t/年。

④一年節約標煤:36.7×109kj/年÷29306000 kj/t=1252 t/年。

⑤一年節約費用:1504t/年×650元/t=81.38萬元/年。

3.2 節約水費

①連排節約水量：9.1t/h×8000h/年=72800 t/年。

②吹灰疏水按照每天啟動4 h，流量4 t/h，一年300 天計算，每年節?。?h/d×4t/h×300d/年=4800t/年。

③暖風器疏水按照一年150天，流量3 t/h計算

每年節?。?4h/d×3t/h×150d/年=10800 t/年

總計每年節水：72800+4800+10800=88400 t

每年節水費用：88400t×5元/t=44.2萬元

3.3 電費消耗

新增機組電耗約為11 kW/h

則電耗費用：11×8000×0.5=4.4 萬元

3.4 總節能效益

單套機組總節能效益為81.38+44.2-4.4=121萬元。

綜上兩臺機組總節能效益約為每年242萬元。

增設兩套2×300 MW低品質熱能回收裝置總成本為192萬元，成本回收時間192萬元÷242萬元/年=0.8 年。

3.5 其它收益

其它效益：定排罐在連排期間不再冒汽，改善視覺效果，提升企業的品質和形象。

4 結語

從應用效果看，擴容閃蒸后的連排汽水以及吹灰器疏水、暖風器疏水等的熱量進行充分利用，與凝結水進行換熱，提高凝結水的溫度，減少汽輪機的低壓抽汽，不僅能夠節約熱能，還能有效節約水資源，進而降低總的生產成本。僅需一年時間就能夠收回所有投資成本。發電廠連排汽水、暖風器疏水、吹灰器疏水，有效利用這些低品質余熱，導致熱能浪費的現象得到改善，不僅能夠避免資源浪費，還能產生較好的環境效益與經濟效益。因此，低品質余熱回收節能技術改造具有良好且長遠的重要意義。