【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 項(xiàng)目技術(shù)基礎(chǔ)和技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)包括系統(tǒng)的連接方式確定，基本方案設(shè)計(jì)，管型選擇、預(yù)留管道接口、經(jīng)濟(jì)性分析計(jì)算等工作并結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外對(duì)鍋爐低位排煙熱量的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，將工作的重點(diǎn)放在以下幾方面： 煙水換熱器傳熱管的低溫腐蝕研究 由于煙水換熱器的進(jìn)水和出水溫度都比較低，因此可以確定其是處于酸腐蝕的條件下長(zhǎng)期工作，為了提高脫硫煙水換熱器的使用壽命，選用耐腐蝕材料是抗低溫腐蝕的常用方法。為了科學(xué)客觀的對(duì)煙水換熱器在低溫?zé)煔猸h(huán)境下的腐蝕速率和使用壽命進(jìn)行分析，本技術(shù)委托金屬材料所低溫腐蝕專家進(jìn)行給定煙氣成分和溫度的低溫腐蝕速率評(píng)估試驗(yàn)。試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：確定各種耐腐蝕合金鋼10年壽命允許的傳熱管工作溫度和相對(duì)的耐腐蝕情況，給出權(quán)威性報(bào)告。通過(guò)試驗(yàn)尋找出在實(shí)際煙氣成份下管壁的結(jié)露溫度，通過(guò)對(duì)煙水換熱器的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)連接、參數(shù)選擇實(shí)現(xiàn)熱力防腐，即通過(guò)調(diào)整換熱器的管壁溫度，使其處于腐蝕速度較慢的區(qū)間（）。 煙水換熱器傳熱管堵灰情況分析及解決辦法研究 （a）螺旋肋片管積灰與否與煤灰特性及煙氣流速有關(guān)，在設(shè)計(jì)時(shí)可適當(dāng)提高煙速（10m/s左右）。（b）選擇合適間距的螺旋肋片管以減少省煤器管壁積灰。（c）在換熱管排間將增加部分蒸汽吹灰器。（d）實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)（采用視頻探頭）在設(shè)計(jì)上采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免堵灰死點(diǎn)的出現(xiàn)，管排采用可拆卸的結(jié)構(gòu)，受熱面的面積靈活可調(diào)，便于維修和清理。 煙水換熱器的最佳運(yùn)行工況和分水流量分析 最佳分水流量的確定：煙水換熱器的分水流量越小，換熱器的出水溫度越高，提高了余熱利用的能級(jí)，對(duì)系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性越有利。但是分水流量不能過(guò)分減小，一味減小給水流量將提高給水的出口溫度，因此換熱平均溫差也將減小，換熱單位面積的熱負(fù)荷也將降低，這就造成在總換熱量相等的情況下，換熱效率下降，需要大大增加換熱面積。對(duì)于準(zhǔn)備設(shè)計(jì)投運(yùn)的煙水換熱器，存在一個(gè)使整個(gè)回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)達(dá)到最高經(jīng)濟(jì)性的通水流量，偏離這個(gè)最佳流量運(yùn)行，系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性都將大大降低。因此在煙水換熱器的設(shè)計(jì)中必須建立最佳通水流量的數(shù)學(xué)模型和熱力系統(tǒng)的變工況計(jì)算模型，確定換熱器系統(tǒng)的最佳運(yùn)行工況。綜合考慮換熱器的換熱效率，出水溫度，換熱面積和造價(jià)，計(jì)算確定變工況下系統(tǒng)的通水流量和出水溫度（在保證換熱器水側(cè)的出水溫度高于下一級(jí)加熱器的進(jìn)水溫度的前提下）。第八章 項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)分析 總述本章主要是對(duì)煙氣余熱回收利用從理論上進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，這也是該項(xiàng)目的實(shí)施基礎(chǔ)。 等效焓降法等效焓降法原名等效熱降法，是根據(jù)熱力學(xué)第一定律，用熱量平衡和質(zhì)量平衡的基本方法，對(duì)熱功轉(zhuǎn)換過(guò)程及變化規(guī)律推導(dǎo)出一個(gè)很有用的參量—等效焓降H*，用于分析蒸汽動(dòng)力裝置的設(shè)備和熱力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。這種方法簡(jiǎn)便精確，分析熱力系統(tǒng)的變化和方案論證等工作，若用常規(guī)熱平衡法分析時(shí)，每次都需要全面重新計(jì)算的煩瑣工作，但是利用H*及其有關(guān)參量的等效焓降法，只需計(jì)算熱力系統(tǒng)變化的那些部分，而不必涉及整個(gè)系統(tǒng)，就能得出變化所引起的影響。J級(jí)抽汽中，因額外加入熱量而有1kg抽汽返回汽輪機(jī)中，考慮了它的低壓側(cè)回?zé)嵯到y(tǒng)的抽汽和疏水的所有影響以及汽輪機(jī)中由 j 級(jí)到凝汽器的蒸汽流量變化，這1kg返回抽汽在汽輪機(jī)中實(shí)際所作的內(nèi)功量，稱為 j級(jí)抽汽的等效焙降H * j，H * j與j級(jí)抽汽放熱量qj 的比值稱為抽汽效率ηj。j級(jí)的抽汽壓力愈高，H*j 的值愈大，擠的值就越高，使1kg 抽汽返回的熱量所能做的功就愈多。所以 H*j和ηj的數(shù)值標(biāo)志著 j級(jí)抽汽的能位（能級(jí)）高低。顯然，汽輪機(jī)進(jìn)汽的能位最高，ηf=ηv=ηj；凝汽器排汽的能位最低，ηj=ηCD=0。在某一定的工況下，汽輪機(jī)的汽態(tài)線一定，初、終參數(shù)和再熱參數(shù)一定，則熱力系統(tǒng)的連接方式確定時(shí)，抽汽的放熱量qj，加熱器的焓升和疏水放熱量γj的值就一定，H*j和ηj也就固定，它們可以作為該工況下該熱力系統(tǒng)的不變參量，用以計(jì)算純回?zé)嵯到y(tǒng)（稱為主循環(huán)系統(tǒng)）的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。在文將采用這種等效燴降法對(duì)煙水換熱器的熱經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行計(jì)算。第九章 經(jīng)濟(jì)性估算煙氣余熱回收利用經(jīng)濟(jì)性分析對(duì)兩種不同的冷凝水進(jìn)口溫度方案進(jìn)行熱力計(jì)算和經(jīng)濟(jì)性分析，計(jì)算使用的回?zé)嵯到y(tǒng)熱平衡圖，見(jiàn)附圖二。計(jì)算所得結(jié)果如下所示： 進(jìn)口煙溫：125℃ 出口煙溫： 85℃ 煙水換熱器的總吸熱量： kJ / s 各加熱器內(nèi)工質(zhì)焓升（kj/kg) : 疏水冷卻器： τ0 == 一級(jí)低加：τ1= 1 = 二級(jí)低加：τ2,== 三級(jí)低加：τ3＝= 各加熱器內(nèi)抽汽放熱（kj/kg) : 疏水冷卻器： q0 = 0 不抽汽一級(jí)低加: qj= = 二級(jí)低加: q2== 三級(jí)低加: q3=2834 =各級(jí)加熱器疏水放熱（ kj / kg） :r0＝= r1= = 各級(jí)加熱器的等效焓降（ kj / kg） : 方案一：（一加抽水） 冷凝水進(jìn)口溫度：℃冷凝水出口溫度：℃ 冷凝水流量： / s 一加減少抽汽量： /s 二加增加抽汽量： /s 總增加做功量：Hl5 . 599H2 = /s 方案二：（二加抽水） 冷凝水進(jìn)口溫度：℃ 冷凝水出口溫度：℃ 冷凝水流量： /s 二加減少抽汽量： / s 三加增加抽汽量： / s 總增加做功量： x H3= / s 由上分析可知，煙水換熱器水側(cè)采用不同的進(jìn)水溫度，其經(jīng)濟(jì)效益也大不相同。雖然采用較低的冷凝水進(jìn)口溫度能有效增大傳熱溫差，減小換熱器的外形尺寸和重量，節(jié)約了初期投資，但是其投資回收年限和年經(jīng)濟(jì)效益卻低于采用較高進(jìn)水溫度的方案，這主要是由于在抽汽量相同的情況下，二級(jí)低加抽汽做功的能力要明顯高于一級(jí)低加的抽汽做功能力。從低溫腐蝕的角度來(lái)說(shuō)，通過(guò)對(duì)煙氣成分的分析和計(jì)算可得水露點(diǎn)溫度為45℃左右，由前所述采用翅片管形式的金屬壁溫比給水溫度產(chǎn)高10℃ 左右，℃ 時(shí)，℃ 左右，己經(jīng)完全脫離了嚴(yán)重腐蝕區(qū)域的溫度下限（比水露點(diǎn)溫度高25℃），由于冷凝水的溫升僅為21℃左右，因此金屬的最高壁溫同樣是處于低腐蝕溫度區(qū)域，這個(gè)區(qū)域的腐蝕速度是可以接受的?！娴姆桨笗r(shí)，金屬的最低壁溫僅為 45℃ 左右，正好等于水露點(diǎn)溫度，金屬將處于嚴(yán)重腐蝕狀態(tài)。綜上所述，在設(shè)計(jì)的幾種方案中，通過(guò)對(duì)材料、管型和經(jīng)濟(jì)性各方面的分析，采用翅片管，從二級(jí)低壓加熱器入口抽水是一種比較理想的方案。在以上的介紹中，僅僅是討論了煙水換熱器本身能給機(jī)組帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)效益，此外，加裝煙水換熱器還存在著非常大的潛在經(jīng)濟(jì)效益。主要是由于在進(jìn)入脫硫吸收塔之前煙水換熱器就將煙氣溫度從125℃冷卻到80一90℃之間，吸收塔出口的煙氣溫度在50℃ 左右，這樣就節(jié)省了大量的工業(yè)水使用量，鍋爐燃用脫硫設(shè)計(jì)煤種時(shí)，單臺(tái)爐＋兩臺(tái)爐公用系統(tǒng)的工業(yè)水消耗量平均值不大于160t/h，而加裝了冷卻器后工業(yè)水使用量能減少40％左右，由于工業(yè)水的使用量減少，污水排放量和水處理費(fèi)用都大大減少。雖然煙水換熱器的安裝會(huì)使脫硫系統(tǒng)的阻力有較大上升，導(dǎo)致電耗增加，目前的運(yùn)行工況表明，機(jī)組在1000MW負(fù)荷運(yùn)行工況下，煙氣側(cè)阻力增加600pa（設(shè)計(jì)值為1000Pa） ，增壓風(fēng)機(jī)功耗上升450KW，整個(gè)脫硫系統(tǒng)的功耗由7200KW上升至7600Kw左右，但是權(quán)衡利弊，與整個(gè)煙氣余熱回收利用的功率相比這只是很小的一塊，經(jīng)濟(jì)效益是非常可觀的。此外，由于凝泵在設(shè)計(jì)選型時(shí)裕量偏大，凝泵出口調(diào)閥長(zhǎng)期處于高度節(jié)流狀態(tài)，造成很大節(jié)流損失，而煙水換熱器投運(yùn)后水側(cè)阻力的增加不僅沒(méi)有增加凝泵的功耗反而消耗掉系統(tǒng)的部分節(jié)流損失。第十章 工程方案 煙氣余熱回收利用系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)煙水換熱器的設(shè)計(jì)參數(shù)（單臺(tái)機(jī)組）1 煙氣流量 Nm3/h 3317128 2 煙氣進(jìn)口溫度℃ 125 3 煙氣出口溫度℃ 85 4 煙氣流速m/s 15 5 煙道進(jìn)出口法蘭尺寸12m15m 6 煙水換熱器器并聯(lián)管組數(shù)5 7 傳熱管材料耐酸鋼 8 冷凝水流量kg/s 9 冷凝水進(jìn)口溫度℃ 10 冷凝水出口溫度℃ 11 傳熱管形式高頻焊翅片管 12 最低金屬壁溫℃ 高于管內(nèi)冷凝水溫度10℃ 13 煙水換熱器厚度尺寸3米14 煙氣流動(dòng)阻力pa 900 15 水側(cè)流動(dòng)阻力bar 8 16 傳熱面積m2 30000 17 金屬重量噸 380 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)煙水換熱器位于增壓風(fēng)機(jī)出口與吸收塔進(jìn)口兩端喇叭型煙道之間的，煙水換熱器沿?zé)煔饬飨虻拈L(zhǎng)度為3米，截面尺寸為12m15m。煙水換熱器俯視圖煙水換熱器立面圖 土建基礎(chǔ)與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)煙水換熱器傳熱管總重量約為880噸，加上集箱、管內(nèi)儲(chǔ)水和飛灰重量，按總重量1000噸考慮土建打樁深度和樁基數(shù)量，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也以此為依據(jù)進(jìn)行考慮，同時(shí)還應(yīng)考慮到煙水換熱器的平臺(tái)扶梯設(shè)計(jì)以便檢修，此外還需考慮水側(cè)管路、閥門(mén)、支吊架安裝以及中繼水泵電機(jī)基礎(chǔ)。煙水換熱器及相關(guān)煙道樁位分布圖每個(gè)樁位承載量約100t 。樁采用C80預(yù)應(yīng)力混凝土鋼管PHCB600(110)，樁尖采用開(kāi)口鋼板樁靴，長(zhǎng)200mm。PHCAB600指直徑600m的AB型預(yù)應(yīng)力樁， 110指壁厚110mm。，樁長(zhǎng)為32米，一般分為兩節(jié)。制樁性能要求及接樁的焊接要求按上海市建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)《 先張發(fā)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》。 其他設(shè)計(jì)要求由于煙水換熱器的安裝降低了進(jìn)入吸收塔的煙氣溫度，因此需對(duì)吸收塔進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。取消GGH加熱器后，進(jìn)入煙囪的煙氣溫度只有50℃ 左右，這對(duì)煙囪的防腐材料提出了更高的要求。煙水換熱器是安裝在吸收塔進(jìn)口前的煙道中，因此在進(jìn)行煙道設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先計(jì)算確定煙水換熱器的外形尺寸，再進(jìn)行煙道通流面積、流速以及截面尺寸的設(shè)計(jì)。為了防止煙水換熱器堵灰，管排間需加裝蒸汽吹灰器，汽源從輔汽系統(tǒng)母管接出，也需增加相應(yīng)管路。第十一章 項(xiàng)目技術(shù)先進(jìn)性和創(chuàng)新性分析 傳統(tǒng)低溫省煤器的布置方式由于低溫省煤器的傳熱溫差低，因此換熱面積大，占地空間也較大，所以在加裝低溫省煤器時(shí)，需合理考慮其在鍋爐現(xiàn)場(chǎng)的布置位置。可以采用受熱面優(yōu)化設(shè)計(jì)方法來(lái)縮小低溫省煤器的外型尺寸，緩解布置上的困難。如采用翅片管代替光管，增加換熱面積，大大減少管排的數(shù)量。目前國(guó)內(nèi)加裝低溫省煤器的機(jī)組多將省煤器放置在空預(yù)器出口與電除塵器進(jìn)口之間的煙道中，如圖 6 . 1 所示。當(dāng)然，也可考慮其它的低溫省煤器結(jié)構(gòu)，如可以考慮將低溫省煤器安裝在煙囪里，但這對(duì)于采用脫硫設(shè)施的機(jī)組并不適合。低溫省煤器的一般布置方案對(duì)于未采用脫硫設(shè)施的機(jī)組，上圖是一種普遍采用的低溫省煤器布置方法。將低溫省煤器布置在預(yù)熱器和電除塵器中間的煙道中，合理設(shè)計(jì)和優(yōu)化