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1、1 HG-410/9.8-LMP19循环流化床 锅炉烟气余热利用 复合变相换热器在锅炉尾部烟道的应用 中铝河南分公司热电厂 汇报人：牛海莹 2 一、项目实施的意义和必要性 1、在中铝河南分公司生产经营形势异常严峻、面临生 死存亡的时刻，降低能耗、降低生产成本，减少浪 费是我们追求的目标，是我们在向精益生产迈进,提 高竞争力的必然选择。 2、该项目实施符合国家节能减排的要求。在热电厂锅 炉的热损失的诸多因素中，排烟损失占全部热损失 的7080，排烟温度高是锅炉热损失的最主要指 标之一。如果每降低排烟温度10，则可提高锅炉 热效率1%。 3、热电厂新系统锅炉排烟温度和补水系统现状 目前热电厂新系统
2、410T/H锅炉的排烟温度在150 左右。排烟温度相对较高，锅炉热损失大。而汽轮 机系统由于外供汽和系统自身损耗，除盐水补充水 量较大，温度较低，需要蒸汽加热，造成自用汽偏 高。 4、采用一种锅炉低温余热利用技术-复合相变换热 器，利用该余热加热除盐水补水，可以减少锅炉热 损失，降低煤耗，且该技术先进、系统运行可靠、 维护简单，投资收益明显。 *3 二、项目简介 2.1 项项目背景介绍绍 为了降低成本，同时也响应国家节能减排的号召， 热电 厂拟在新系统循环流化床锅炉尾部烟道安装余热回收利用装 置中兴相变换热器（ZXH），进行余热的回收利用，节 省燃煤量，降低发电煤耗，提高机组效率。 2.2中兴
3、兴相变换热变换热 器主要技术简介 作为一种涉及“设计原理”变更，高效可靠的原创性节能技术，中兴相变换热 技术的主要核心内涵为： （1）能够在锅炉的设计和改造中，大幅度降低烟气的排放温度，使大量中低 温热能被有效回收，产生十分可观的经济效益； （2）降低排烟温度的同时，保持金属受热面壁面温度处于较高的水平，远离 酸露点的腐蚀区域，从根本上避免了结露腐蚀和堵灰，大幅度降低设备的维护成 本； （3）保证换热器金属受热面最低壁面温度处于可控可调状态，使中兴相变换 热器具有相当幅度的调节能力，使排烟温度和壁面温度保持相对稳定，并能适应 锅炉的燃料品种以及负荷的变化； （4）在保留热管换热器具有高效传热特
4、性的同时，通过适时排放不凝气体有 效解决相变换热器可能出现的老化问题，大大延长设备的使用寿命。 1、能够在锅炉的设计和改造中，大幅度降低烟气的排放温度，使大量中低温热 能被有效回收，产生十分可观的经济效益； 2、在降低排烟温度的同时，保持金属受热面壁面温度处于较高的温度水平，远 离酸露点的腐蚀区域，从根本上避免了结露腐蚀和由此发生的堵灰，大幅度降低 设备的维护成本； 3、保证换热器金属受热面最低壁面温度处于可控可调状态，使复合相变换热器 具有相当幅度的调节能力，使排烟温度和壁面温度保持相对稳定，并能适应锅炉 的燃料品种以及负荷的变化； 4、在保留热管换热器具有高效传热特性的同时，通过适时排放不
5、凝气体有效解 决相变换热器可能出现的老化问题，大大延长设备的使用寿命。 2.2.1相变换热器优点 2.2.2相变换热器的壁温控制原理 图2：相变换热器进行余热回收与传导示意图 三、余热回收方案设计实施 3.1 项项目初步方案设计设计 依据 （1）用户资料 （2）设计采用的主要标准及规范 火力发电厂设计技术规程 DL5000-2000 火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规定 DLT5121-2000 （3）锅炉设计规模及主要运行参数如表3.1.1所示： 表3.1.1 项目单位数值备注 年运行时间h4085用户提供 锅炉额定蒸发量t/h410用户提供 烟气流量Nm3/h350000 用户提供满负荷的
6、运行值 原排烟温度150用户提供 除盐水水温20取用常温 锅炉效率%89用户提供 （4）锅炉烟气酸露点数据来源：根据用户提供的煤质化验报告单 ， 煤质分析数据如 表3.1.2所示： 表3.1.2 煤质数据表 项目符号单位数值备注 收到基低位发热值Qnet.arkJ/kg20610用户提供 收到基水分War%6.58用户提供 收到基灰分Aar%30.58用户提供 收到基碳Car%47.79用户提供 收到基全硫Sar%0.63用户提供 炉内脱硫效率%80用户提供 当投用炉内脱硫时，采用锅炉原理及计算（第三版，冯俊 凯等主编）推荐的经验公式，计算得出烟气酸露点温度为82.5； 当不投用炉内脱硫时，采
7、用锅炉原理及计算（第三版，冯 俊凯等主编）推荐的经验公式，计算得出烟气酸露点温度为95.47。 3.2余热热利用方案 3.2.1 项目方案介绍 在空预器后的水平烟道上安装相变换热装置，相变换热 器的最低壁面温度设定在100(高于烟气酸露点95.47)， 将排烟温度从150降低到115，回收的热量用于把80t/h、 20除盐水加热到67.75后送入5#低加进口，提高机组效率 。 随着锅炉负荷的变化以及冬夏送风进口风温的变化都将 使换热器最低壁面温度和排烟温度发生变化，极有可能造成 低温腐蚀的严重后果。我们可以通过旁通自控阀自动调节水 量来控制最低壁温和排烟温度，从而适应锅炉负荷和气温的 季节性的
8、变化。 3.2.2 方案设计示意图 3.2.3 设计参数 表3.2.1 设计参数表 序号参数单位设计数值备注 1相变换热器的烟气流量Nm3/h350000用户提供 2相变换热器进口烟气温度150用户提供 3相变换热器出口烟气温度115设计数值 4相变换热器入口水温度20用户提供 5加热水流量t/h80用户提供 6相变换热器出口水温度67.75设计数值 7相变换热器最低壁面温度100设计数值 8烟侧增加阻力Pa428设计数值 四、预计效益计算 1、原出口烟气温度150计，应用中兴相变换热器后尾部排烟温度为 115，回收热量为： 式中：Vg 烟气流量，单位：Nm3/h； g烟气密度，取1.295
9、kg/Nm3； Cpg 烟气比热，取1.09 kJ/(kg.)； T相变换热器前、后排烟温度温差，单位：； 设备保热系数，取0.95； Q相变换热器回收热量，单位：kW。 2、等效标煤量Gc 式中： Q中兴相变换热器回收热量，单位：kW； HR设备年运行小时数，取4085小时； Qp标煤的发热量，单位：kCal/kg； k锅炉效率，用户提供89； 860“大卡”和“千瓦时”单位转换系数。 3、风机和水泵增加的能耗 1）烟气阻力增加450Pa，由于烟气流量减少抵消烟气阻力 约251Pa，烟气实际阻力增加199Pa，引风机增加的能耗 为： 式中： hy 增加的烟气阻力，单位：Pa； Vg 烟气流量
10、，单位：m3/h； y 引风机效率，取75。 2) 给水泵增加能耗： 式中： qv水流量，单位：kg/s； H水泵扬程，单位：m； b 水泵的效率，取75%。 3）增加的年总耗电量E为： 式中： Py引风机增加的能耗； Pb1 给水泵增加的能耗； HR设备运行小时数，4085小时。 4）厂用电按照0.4元/度计算，由于电耗增加造成的费用为： 83320.6X0.4/10000=7.33(万元/年) 3.4 方案效益总结总结 通过上述分析，应用相变换热节能技术后，回收锅炉排烟余 热，在保证尾部受热面不发生腐蚀的情况下，将锅炉排烟温度由 150降至115，效益总结见下表： 表3.4.1 效益总结表
11、 序号指 标单 位数 值备注 1年运行小时小时4085用户提供 2方案类型加热除盐水 3回收热量千瓦4563 4年节省标煤量吨标煤2573.1 5节能效益万元257.31 标煤价格按照1000元/ 吨 6加热水量吨/小时80 7年增加耗电量度-183320.6发电煤耗按照0.4元/度 8年增加能耗万元-7.33 9年实际节 能效益万元249.98 标煤价格按照1000元/ 吨 五 主要设备材料清单 序 号 设备 (材料) 名称 规格、型 号 单位数量备注 复合相变换热 器本体部分 1相变换热 器 下段 ZXH3- 0.7/13 台2 2相变换热 器 汽包 ZXH4- 10/16 台2 吹灰系统
12、部分 3弱爆吹灰 器 BFA-VII套2无缝钢 管 视压缩 空气 气源位置而定 。 4无缝钢 管573.5Kg若干 5球阀DN50只4 控制系统部分 6电子式调 节阀 ZDLM- 25P,DN125,PN 2.5 只2 7截止阀J41H- 25P,DN125,P N2.5 只2 8闸阀Z41H- 25P,DN125,P N2.5 只4 9热电 阻WZP230、 PT100 支10 10双金属温度 计 0250支2 11超声波流量 计 DCT 1158台1 12PLC控制柜台1 本体连接部分 13无缝钢 管2737m45 14无缝钢 管2196m10 15无缝钢 管573.5m56 1690热轧
13、弯 头 DN250,R=2541690热轧弯 头 1790热轧弯 头 DN200,R=2031790热轧弯 头 1890热轧弯 头 DN50,R=761890热轧弯 头 除盐水管道部分除盐水管道部分 19无缝钢管1595 2019无缝钢管 20无缝钢管1334 2020无缝钢管 21无缝钢管323 2021无缝钢管 22截止阀 J41H- 16C,DN25,PN1. 6 22截止阀 23手动闸阀 Z41H- 25C,DN150,PN2. 5 23手动闸阀 24手动闸阀 Z41H- 25C,DN125,PN2. 5 24手动闸阀 注：以上为主要安装材料清单预估，实际用量及型号应以最终施工图为准。
14、本清单不包括 地基及保温。 烟道、支架、平台部分 25钢板 =5mm Q235-B 米280 进出口烟 道 26角钢 L505 Q235-B 米70 进出口烟 道 27焊接钢管 603.5 Q235-B 米150 进出口烟 道 28H型钢 40040 01321 Q235-B 米80设备 支架 29H型钢 40030 01016 Q235-B 米65设备 支架 30焊接钢管 33.53.25 Q235-B 米80操作平台 31槽钢 14a Q235 -B 米150 操作平台 ，支吊架 32花纹板=3mm米265操作平台 六 项目投资概算 自控系统介绍 6.1 相变换热器的可控性 监测相变换热器
15、壁温，通过对流量调节阀开度进行PI或PID闭环 调节，来调节被加热的水量，保持烟道中相变换热器壁温在设定值上下 之间波动，达到对相变换热器壁温可调可控的目的。 6.2相变换热器控制系统 单独一段相变换热器 DCS PID控制逻辑示意图 相变换热器壁面温度DCS控制策略 相变换热器壁温控制分为手动/自动两种控制方式，配有手动/自动 切换按钮，手动情况下可手动增减调节阀开度。 PID自动控制说明： 实时监测PV，PV与SV（目标壁温）进入PID运算器，输出0-100%阀门 开度信号，控制电子式调节阀，从而调节进水流量，改变壁面温度（PV ），建立一个PID闭环控制回路。（本方案有2个电子式调节阀控
16、制 对 应放热段的水量，需要4个独立的PID控制逻辑） PID控制策略为正作用。 当壁面温度升高（即PV高过SV时），阀门开度应调大一些，这样通 过相变换热器放热段的水流量加大，带走换热器的热量增多，致使壁面 温度下降，从而达到稳定壁温在设定值（SV）附近的目的。反之亦然。 低温报警策略：在运行过程中若PV低于某一设定值SL，将采取低温报警 。低温报警策略配有启停开关。 注：上述壁面温度实际为出口烟气温度测点。 DCS系统 I/O表 DCS系统 I/O表 序 号 对应 设备 名称 设备 数量 DCS功能点描 述 DCS I/O点数I/O电气 信号类 型 备注 DID O AIRT D AO 1 电子 式调 节阀 执行 机构 2 开度输出控制24-20mA需外 供
