一种1000MW二次再热电厂烟气梯级利用方法与流程

本发明属于火力发电技术领域，尤其涉及一种1000mw二次再热电厂烟气梯级利用方法。

背景技术：

随着我国经济的快速发展电力需求逐年增加，越来越多的大型燃煤火力发电机组投入使用，这也使得煤炭资源的供给日趋紧张，因此在保证这些发电机组顺利投产发电的同时，努力提高发电机组的发电效率、合理有效的利用有限的煤炭资源显得尤为重要。

电站锅炉是发电厂能耗最大的设备，也是发电厂一系列耗能工艺的源头。为了产生发电的原动驱动蒸汽，并保证有较大的做功能力，电站锅炉消耗了大量的煤炭资源。

对于电站锅炉而言，锅炉排烟损失是锅炉热损失中最大的一项，约占锅炉热损失的70％～80％。计算表明，火电机组锅炉排烟温度每上升15℃～20℃，锅炉效率就下降1％，标准煤耗上升3～4g/kwh。锅炉的排烟温度过高，造成了火力发电厂的煤的消耗量的增加。因此，降低电站锅炉的排烟温度，有效利用电站锅炉排烟余热，可以大幅度的节约煤耗，节省能源，大幅度减少碳排放量，符合国家的节能减排政策，经济效益和社会效益巨大。

目前发电厂现有的烟气余热利用方案主要是在锅炉尾部烟道的除尘器入口和引风机出口设置低温省煤器，锅炉排烟温度对于褐煤一般最高在140℃左右，对于烟煤一般在125℃左右，回收的烟气余热一般置换汽机回热系统的后几级低加抽汽，可降低的机组标煤耗在1～2g/kw.h左右，烟气余热利用的能级较低。因此，需要一种高能级低温省煤器方案，以减少排烟热损失，提高机组热经济性，最大限度地利用烟气余热。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种1000mw二次再热电厂烟气梯级利用方法，以减少排烟热损失，提高机组热经济性，最大限度地利用烟气余热。

本发明提供了一种1000mw二次再热电厂烟气梯级利用方法，包括：

在锅炉空气预热器设置烟气旁路，在烟气旁路上设置两级高能级低温省煤器，分别为第一低温省煤器、第二低温省煤器，所述第一低温省煤器用于加热给水，所述第二低温省煤器用于加热凝结水；

在锅炉空预器出口尾部烟道除尘器入口设置第三低温省煤器，用于通过循环水加热空气预热器入口冷风，用以最大程度上增加高能级低温省煤器的容量。

进一步地，所述第一低温省煤器用于加热汽机给水泵出口高压给水；

所述第二低温省煤器用于将凝结水加热至除氧器入口温度；

所述第三低温省煤器用于当空预器烟气旁路对锅炉进风加热有影响时，加热空预器入口冷风。

进一步地，所述第一低温省煤器加热汽机高压给水，使烟温从365℃降至202℃，所述第二低温省煤器加热凝结水，使烟温从202℃降至123℃，所述烟气旁路的烟气与空气预热器主烟气混合后最终为115℃；

所述第三低温省煤器使烟气温度从115℃降至90℃，利用循环水加热空气预热器入口冷风,将空气预热器入口冷风温度加热至60℃进入空气预热器，用以平衡空预器烟气旁路抽出热量。

进一步地，该方法还包括：

烟气酸露点的确定和低温省煤器冷端运行温度的控制：

将所述烟气酸露点的温度范围确定为70℃～100℃；

将第三低温省煤器的传热管金属壁温最低值控制在65℃以上、进水温度控制在不低于60℃。

进一步地，在机组满负荷工况，将第三低温省煤器传热管金属管壁温度控制在不小于80℃；在机组低负荷运行工况时，通过将第三低温省煤器出口高温水再循环至低温省煤器入口混水，以保证运行中传热管金属管壁温度不低于65℃。

进一步地，所述第三低温省煤器冷端材料选用nd钢或考顿钢。

进一步地，所述第三低温省煤器安装在除尘器入口喇叭前端，利用烟尘的冲刷作用清除传热管上积灰，将经过传热面的烟速控制在7～10m/s范围内以避免磨损；

在传热面加装声波或长伸缩蒸汽吹灰器，系统运行时，通过吹灰器正常吹灰，不用水冲洗；当传热器停运时，根据传热管的积灰情况，通过人工操作就地利用高压水枪冲洗。

借由上述方案，通过1000mw二次再热电厂烟气梯级利用方法，利用锅炉排烟余热同时加热凝结水、冷风与给水，提升低温烟气能级，大幅度提高余热利用效率，进一步降低机组的标煤耗，达到节能减排的目的，同时提高机组热经济性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例提供了一种1000mw二次再热电厂烟气梯级利用方法，包括：

在锅炉空气预热器设置烟气旁路，在烟气旁路上设置两级高能级低温省煤器，分别为第一低温省煤器(旁路一级低温省煤器)、第二低温省煤器(旁路二级低温省煤器)，所述第一低温省煤器用于加热给水，所述第二低温省煤器用于加热凝结水；

在锅炉空预器出口尾部烟道除尘器入口设置第三低温省煤器，用于通过循环水加热空气预热器入口冷风，用以最大程度上增加高能级低温省煤器的容量。

前置空预器装置利用锅炉烟气余热加热冷空气，使空预器进口空气温度升高，减小空预器的传热温差，使空预器传热量减小，热风温度升高，排烟温度升高，只存在前置空预器装置，利用的锅炉烟气余热绝大部分是没用的，从空预器烟气侧又排出来了。本实施例通过设置烟气旁路，减少通过空预器的烟气量，可将过高的热风温度降下来，空预器出口烟温降至原排烟温度，将旁路烟气热量用于凝结水和给水，烟温也降至原排烟温度。由于旁路流出的这部分烟气远比传统意义的排烟温度高，所以其加热的凝结水与给水的出口温度就会得到大幅度提高，可以越过高加直接进入省煤器，将低能级热量通过能级提升，使得烟气余热在高能级下得到了深度利用。

本实施例在电除尘器前喇叭口进口处设置6台低温省煤器，此低温省煤器可以部分替代除尘器入口的气流均布装置，而且可节省占地面积，节省机组煤耗，实现电除尘器运行的最大化经济效益；由于除尘器入口烟温降低，提高了除尘效率。另外，低温省煤器布置在除尘器入口端，除尘器下游的烟气体积流量降低了约13％，因此其烟道、引风机等的容量也可相应减少，降低了厂用电。

本发明通过回收烟气余热加热高压给水及凝结水，减少了汽机回热系统的各级抽汽流量，以减少汽机进汽量，降低机组热耗，达到节能目的。具体包括如下技术效果：

1)能实现与低温电除尘器的合理配合并保证低温省煤器及除尘器及引风机运行安全。在低温省煤器冷端烟温80℃及以上，冷端水温在70℃及以上的情况下，冷端传热管采用nd或诺顿刚可保证低温省煤器10年以上寿命期。

2)设置高能级低温省煤器后，机组额定工况下，与不设置低温省煤器相比机组热耗降低78kj/kwh，发电标准煤耗降低～2.84g/kwh，按年机组发电设备利用小时数5500小时计算，全年单台机组共节标准煤15650t；传统形式仅加热凝结水相比机组热耗降低29kj/kwh，发电标准煤耗降低～1.15g/kwh，按年机组发电设备利用小时数5500小时计算，全年单台机组共节标准煤5818t。高能级低温省煤器与传统形式相比较，两者全年单台机组节约标煤相差9831t/a。

3)设置高能级低温省煤器，可将烟气温度从～115℃减至～90℃进入烟气脱硫塔，比烟气直接以～115℃进入脱硫塔节省大量脱硫塔喷水量，经计算，采用烟气低温省煤器后每台机组每小时可节约水量～36吨。

4)燃煤电厂主要排放污染物为co2和so2，与不设置低温省煤器方案相比，按单台机组节约标煤耗量15650t/a，折算至本工程煤质为22976t/a，每年可减少排放co245999t、减少排放so2处理量335t；与传统方案相比按单台机组多节约标煤耗量9831t/a，折算至本工程煤质为14433t/a，每年可多减少排放co228895t、多减少排放so2处理量210t。具有很好的社会效益和经济效益。

在本实施例中，所述第一低温省煤器用于加热汽机给水泵出口高压给水，将给水加热至第三低温省煤器入口温度；

所述第二低温省煤器用于将凝结水加热至除氧器入口温度；

所述第三低温省煤器用于当空预器烟气旁路对锅炉进风加热有影响时，加热空预器入口冷风。

在本实施例中，所述第一低温省煤器加热汽机高压给水，使烟温从365℃降至202℃，所述第二低温省煤器加热凝结水，使烟温从202℃降至123℃，所述烟气旁路的烟气与空气预热器主烟气混合后最终为115℃；

所述第三低温省煤器使烟气温度从115℃降至90℃，利用循环水加热空气预热器入口冷风,将空气预热器入口冷风温度加热至60℃进入空气预热器，用以平衡空预器烟气旁路抽出热量，空预器自身热力平衡和不设置空预器旁路时基本相同，从而维持锅炉效率基本不变。

低温省煤器在机组满负荷或机组部分负荷情况下冷端金属壁温均存在酸结露腐蚀的问题，要解决此问题并保证低温省煤器的安全运行，关键在于烟气酸露点的确定和低温省煤器冷端运行温度的控制。

本实施例中第一低温省煤器冷端烟温、水温均较高，在机组各个负荷工况运行均不存在低温腐蚀的问题，其余两级低温省煤器在机组满负荷或机组部分负荷情况下冷端金属壁温均存在酸结露腐蚀的问题。因此，需要确定烟气酸露点和控制低温省煤器冷端运行温度。

烟气酸露点根据工程实践和试验中经验数据的拟合并考虑相关的修正得来，本实施例烟气酸露点温度范围为70℃～100℃。

本实施例低温省煤器冷端进水温度最低的第三低温省煤器，其额定设计进水温度为75℃，冷端烟温90℃，考虑低温省煤器h型鳍片管传热系数等因素，冷端金属壁温设计值定在85℃，此冷端金属壁温设计值高于烟气水露点温度约42℃，与水蒸汽露点温度之差高于30℃，有一定的裕量。本实施例将第三低温省煤器的传热管金属壁温最低值控制在65℃以上、进水温度控制在不低于60℃，可以确保设备10年以上的寿命期。

在本实施例中，在机组满负荷工况，排烟温度较高，将第三低温省煤器传热管金属管壁温度控制在不小于80℃；在机组低负荷运行工况时，排烟温度较低，通过将第三低温省煤器出口高温水再循环至低温省煤器入口混水，以保证运行中传热管金属管壁温度不低于65℃。

低温省煤器是用来回收锅炉排烟余热的节能装置，运行时，其烟气温度、进口水温都较低，容易出现烟气结露，存在着低温腐蚀隐患，因此有必要对传热管进行特殊处理，提高其表面的耐腐蚀能力，以减小低温腐蚀对整个设备的影响。

本实施例第三低温省煤器冷端材料选用nd钢或考顿钢，在冷端金属壁温高于或者等于70℃的条件下，传热管壁厚合理考虑腐蚀裕量时，传热管寿命可保证不少于10年，而壳体和其余传热管寿命大于30年。

锅炉烟气中的灰不仅会污染传热管表面，影响传热效率，严重时还会堵塞烟气流动通道，增大烟气流动阻力，甚至影响安全运行，需要停机清灰。本实施例中，将第三低温省煤器安装在除尘器入口喇叭前端，利用烟尘的冲刷作用清除传热管上积灰，将经过传热面的烟速控制在7～10m/s范围内以避免磨损；在传热面加装声波或长伸缩蒸汽吹灰器，系统运行时，通过吹灰器正常吹灰，不用水冲洗；当传热器停运时，根据传热管的积灰情况，通过人工操作就地利用高压水枪冲洗。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

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