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烟气余热回收技术

日期:2015-10-25

烟气余热回收关键技术
将锅炉烟气温度降低到80~90℃,回收烟气余热的同时还可以有效降低湿法脱硫塔水耗,国内这一技术始于2008年。
解决烟气低温腐蚀问题是烟气余热回收的关键技术。烟气低温腐蚀与煤种含硫量、水分含量等因素密切相关,尤其是含硫量至关重要,设计不当,烟气余热回收热交换器(俗称低温省煤器、低压省煤器、烟气冷却器、烟气余热回收装置等)的使用寿命不到半年,国内已经有这样的工程实践。

某现场烟气低温腐蚀试验结果见图

试验换热器安装位置:贵州某300MW高硫煤机组引风机前的水平烟道内;
试验换热器传热管材料:20、ND、304、316L、16mn;
试验进行周期:连续运行60天;
试验期间烟气温度:150~130℃;
试验换热器管内水流速:~1m/s;
试验换热器管内水温:40~90℃(分5个管系,各自恒温)。

从图可见,在同样烟气温度条件下,传热管金属壁温低于烟气露点温度,会发生严重低温腐蚀;传热管壁温高于烟气露点温度,低温腐蚀速率很低,低温腐蚀现象不明显。

  烟气余热回收低温省煤器的布置方案

  目前烟气余热回收热交换器的布置方案一般有4种。

  后置式
  烟气余热回收热交换器布置在引风机后面至脱硫塔烟气进口之间的烟道上。这一布置方案的主要技术问题是控制烟气低温腐蚀,由于烟气降温后进入脱硫塔,所以不需要控制出口烟气温度,上海某2x1000MW机组采用这一方案将烟气温度降低到83~93℃运行,6年多时间未见烟气低温腐蚀现象发生。 

  前置式
  烟气余热回收热交换器布置在锅炉空气预热器出口至引风机烟气进口之间的烟道上。这一布置方案的主要技术问题是控制烟气低温腐蚀和防止传热管磨损两个方面,由于烟气降温后进入电气除尘器和引风机,所以还需要控制出口烟气温度,目前常见的要求是将烟气温度降低到90℃运行,具有提高电气除尘器效率达到超低排放的功能。

  但在实际运行中,许多工程没有达到预期的将烟气温度降低到90℃的设计值,原因在于设计错误。
  只要设计得当,前置式烟气余热回收热交换器完全可以达到预期的将烟气温度降低到90℃的设计目标,实现节能节水洁净排放的目的。上海某电厂2x600MW机组前置式烟气余热回收热交换器目前已经成功运行一年多时间,达到了预期的烟气温度降低到90℃的设计要求,也没有发生烟气低温腐蚀和磨损问题。 
  前置式布置的另一优点是引风机功率可以减少10%左右,主要原因在于烟气温度降低40℃左右使得烟气体积流量大幅度减少,而引风机功率和烟气体积流量成正比。

  两级串联式
  前置式和后置式同时采用,从烟气流向看,烟气先进入前置式,将烟气温度降低到100℃,然后烟气流经电气除尘器和引风机再进入后置式,这种布置方式见图。

  图红色线条代表烟气,蓝色线条代表凝结水,图中左侧一半为前置式,右侧一半为后置式,合并在一起形成两级串联布置。
  这种布置方式的优点在于两级烟气换热器的体积相对较小,便于布置,同时兼具了前置式布置和后置式布置的优点。当然缺点在于系统复杂。
  从设计技术分析,两级串联布置没有更多的技术要求,达到设计要求不会有新问题。但上海某电厂1000MW机组采用两级串联布置方案没有达到预期的降低烟气温度到90℃的目的,原因在于设计失误。

  旁路式
  旁路式的原理是:将流经空气预热器的烟气分离出15%左右流经旁路烟道,在旁路烟道内布置烟气换热器,旁路烟道和空气预热器主烟道形成并联烟道,这一布置方式见图2-3所示。
  这一方案的主要技术问题:烟气低温腐蚀、烟气脱销后的硫酸氢胺腐蚀、受热面磨损等。这一方案的主要优点是可以降低机组供电煤耗3~5g/kwh,当然主要缺点是系统复杂、投资高。所以这一方案适合于对降低机组煤耗有更高要求的电厂。


 



 

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