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1、烟气余热回收改造可行性研究报告,华电电力科学研究院 二一一年十一月,报告人： 梁秀进,第一节 背景,能源是人类生存和发展的重要物质基础，在经济高速发展的今天，能源危机和环境恶化越来越突出。 到2020年，我国单位国内生产总值CO2排放比2005年下降4045，节能减排压力越来越大。 排烟热损失是锅炉各项热损失中最大的一项，一般约为5%12%，占锅炉热损失的60%70%。 利用电站锅炉的排烟热量，在节约能源的同时也降低电站的生产成本，对此，统称烟气余热回收。,第二节 技术难点,燃料中均含有一定量的硫，硫经过燃烧生成氧化硫气体(SO2和SO3)。烟气中的氧化硫气体和粉尘的存在，使锅炉烟气的露点温度
2、高达90110。 烟气中的水汽凝结成水滴，并且与氧化硫气体反应生成硫酸(H2SO4)，不仅严重地腐蚀钢材损坏设备，而且烟气中结露的水滴使受热面管子外表潮湿，加剧了粉尘在受热面上的沉积、粘附和堵塞。 电站锅炉的排烟温度不得不设计在140150，远高于烟气露点温度的目的就是为了防止酸腐蚀和堵灰，然而却使对应的热量损失大大增加。,2.1 低温腐蚀,解决方式,换热面壁温控制： （1）控制进水高于酸露点； （2）相变换热器。 材料防腐： （1）不锈钢（腐蚀速率和价格的综合考虑）； （2）陶瓷（脆性大，易碰脱、裂缝，传热性能差）； （3）有机合成材料（特氟龙，防磨，不沾，传热性能差，但可以控制厚度解决）。
3、 材料防腐下的工艺防腐： 水露点与酸露点之间有一腐蚀低谷区，可控制换热面外和烟囱内烟气温度处于腐蚀低谷区,换热效果影响： （1）烟气温度降低幅度； （2）换热面大小，主要影响成本，对老机组改造还存在受空间限制的问题 解决方法： 采用高效换热管和合理的布置方式（螺旋翅片管错排布置） 增大换热温压,2.2 换热效果,蒸气式机械吹灰器，效果最佳。 声波吹灰器，安全性最佳。 激波吹灰器。 当烟气温度高于酸露点时，换热器表面附着的只能是干灰，采用声波吹灰器。 当烟气温度低于酸露点时，换热器表面附着的是湿灰，采用蒸汽吹灰或者水冲洗。 在换热器前后设置压差计，设置压差限值，达到按需吹灰的目的。,2.3 防积
4、灰,第三节 应用目的及发展现状,对排烟温度偏高的机组的治理（排烟温度明显高于设计值）； 挖掘机组排烟余热潜力（排烟温度在设计值附近，但酸露点较低，有进一步降低的余地）； 尽最大可能降低回收烟气余热（采用符合条件的材料，实施深度余热回收方案）,3.1 烟气余热回收目的,3.2 发展及应用现状,普通低温省煤器； 相变换热器； 深度余热回收。,相变换热器,普通低温省煤器,相变换热器,深度余热回收,系统简单，出水温度升高较大,壁温难以控制，传热效果不能保证,工艺调控壁温，换热效果好,双系统，出水温度一般较低,材料解决腐蚀积灰，回收热量大,系统复杂，造价高,换热系数 90.9w/m,换热系数 126.6
5、w/m,320 ,240 ,170 ,115（ 排烟温度）,100 （最低壁面温度）,45 （空气温度）,吸热段,空预器,145 ,115 ,吸热段最低壁面温度恒定不变并且可控可调,余热回收系统 吸热段壁面温度曲线,3.3 应用方式,普通低温省煤器，加热凝结水； 暖风器形式； 暖风器加低温省煤器形式。,利用锅炉排烟余热直接加热给水回热系统的低压给水（主凝结水）通常称之为低压省煤器，其结构与一般省煤器相似。 通过排挤部分汽轮机的回热抽汽，在汽轮机进汽量不变的情况下，这部分排挤抽汽将从抽汽口返回汽轮机继续做功，提高了机组的经济性。 会面临低温腐蚀问题，通常有两种形式防腐：（1）控制换热面温度低于酸
6、露点（如相变换热器），这通常是在排烟温度较高，酸露点较低的条件下实施；（2）采用可在低于烟气酸露点温度下运行的抗硫酸腐蚀材料，可以不受酸露点的限制，但烟温较低时可加热的凝结水的温度也较低，即所能排挤的蒸汽的品质不高，经济效益有限。,3.3.1 低温省煤器,图1 低温省煤器系统示意图,汽机内效率中间级的内效率上升，幅度数量级为10-4，调节级或者末级的内效率变化的数量级约10-3，但在整机焓降所占的比例小，可以忽略不计； 影响真空0.030.05kpa； 烟侧和水侧阻力增大； 对电除尘是有利的； 可节省湿法脱硫系统用水；,低温省煤器对其它设备的影响,为提高空气预热器受热面的壁温、有效防止空气预热
7、器低温腐蚀，通常采用的一种技术措施是布置暖风器（前置空气预热器），传统的暖风器是利用汽轮机的抽汽来加热冷风的一种管式加热器。 低温暖风器热源来自汽轮机的蒸汽抽汽，使通过汽轮机做功的蒸汽量减少，从而影响机组的发电出力。 在尾部烟道布置可在低于烟气酸露点温度下运行的抗硫酸腐蚀烟气冷却器，吸收烟气余热，预热空气预热器入口的冷空气，可替代采用汽轮机蒸汽抽汽加热冷空气的暖风器。 风温升高后，空预器空气侧的温差减小，会造成烟气侧放热量减小，从而使得排烟温度升高，回收的热量又大量的损失，经济性有限。,3.3.2 暖风器,图2 暖风器系统示意图,在烟囱入口布置可在低于烟气酸露点温度下运行的抗硫酸腐蚀烟气冷却器
8、，通过水作为传热介质的闭式循环换热系统，吸收烟气余热加热空预器进风，部分余热会进入锅炉，提高锅炉效率。 在空预器后的尾部烟道布置低温省煤器，通过水吸收锅炉排烟暖风器引起排烟温度升高所损失的余热，加热低压给水（主凝结水）。两者之间的热负荷分配可根据运行需要灵活调节与控制。 部分热量因加空预器前热冷风造成锅炉进风温度升高被锅炉吸收，部分热量加热低压给水被汽机利用。 而且因排烟温度被升高后，加热的低压给水出水温度也会升高，所能排挤的蒸汽品质得到了提升，经济效益优于采用在低于烟气酸露点温度下运行的抗硫酸腐蚀材料的低温省煤器形式。,3.3.3 暖风器与低温省煤器结合,图3 暖风器与低温省煤器联合系统示意图,排烟温度降低流程,现排烟温度135,140,180,135,90,烟气冷却器,低温省煤器,暖风器,减轻空 预器腐 蚀,传热,目标,挖掘排烟余热潜力型：相变换热器； 排烟温度偏高型：相变换热器+普通低温省煤器； 尽最大限度回收热量型：暖风器+低温省煤器,第四节 方案选择,烟气酸露点 排烟温度 烟囱防腐,机组运行情况 目的 回收年限,方案,4.1 相变换热器,望亭发电厂设计方案,4.2 相变换热器+低温省煤器,华电能源哈三电厂设计方案,4.3 暖风器+低温省煤器,贵州毕节热电设计方案,谢 谢!,华电电力科学研究院 锅炉及燃烧技术部,
