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烟气深度冷却器介绍

时间:2021-08-06 05:04来源:未知 作者:admin 点击:
火电厂烟气深度冷却器增效减排 技术介绍 赵钦新 博士、教授 提 纲 1.项目研发背景 2.技术方案介绍 3.关键技术处理 4.技术支撑应用 1.项目研发背景 (1)项目背景 ? 推进重点耗能工业节能减排是重要国策; 1)发电原煤占原煤产量的50% 时间 年份 2007 原煤产

  火电厂烟气深度冷却器增效减排 技术介绍 赵钦新 博士、教授 提 纲 1.项目研发背景 2.技术方案介绍 3.关键技术处理 4.技术支撑应用 1.项目研发背景 (1)项目背景 ? 推进重点耗能工业节能减排是重要国策; 1)发电原煤占原煤产量的50% 时间 年份 2007 原煤产量 亿吨 25.1 电煤耗量 亿吨 12.5 电煤/原煤 % 49.8 2008 2009 27.2 31.3 13.3 15.6 48.9 49.8 2)火力发电行业是国家节能减排的主力。 1.项目研发背景 (1)项目背景 ? 现役火电厂排烟温度情况 1)现役电站锅炉设计排烟温度长期无法下潜 烟气酸露点和积灰协同作用 一般tpy设计值125~130 ℃,褐煤140 ~ 150℃左右。 2)现役电站锅炉排烟温度普遍偏高 设计和运行条件差别 tpy运行值普遍偏高,高于设计值约20~50℃。 1.项目研发背景 (1)项目背景 ? 排烟温度偏高的危害 目前锅炉排烟温度普遍偏高 锅炉效率降低 除尘效率降低 脱硫效率降低 脱硫耗水量增加 除尘效率降低 脱硫效率降低 锅炉效率降低 降低烟温 1.项目研发背景 (1)项目背景 ? 常见烟气余热回收装置的布置方式 1)传统未配备脱硫系统的燃煤发电机组(图 1所示) ① 改造省煤器 ② 改造空气预热器 ③ 两者同时改造 ④ 增加低压省煤器 1 2 3 4 5 缺陷 : ? 受空间限制较大 ? 飞灰与结露协同 ? 余热回收效果差 ESP 图1 传统燃煤发电机组 1.项目研发背景 (1)项目背景 ? 常见烟气余热回收装置的布置方式 2)配套了脱硫系统的燃煤发电机组(图 2所示) 10 1 2 GGH 9 3 ESP 4 缺点: GGH 虽 然 降 低 烟 温,但并不产生 节能减排效果 图2 配套了脱硫系统的燃煤发电机组示意图 1.项目研发背景 (1)项目背景 ? 湿法脱硫中GGH系统可能存在的问题 受热面运行于酸露点以下→烟气侧结露→烟气侧表面积灰 脱硫烟气夹带→冷端烟气侧换热面发生石灰的积聚 换热空间堵塞、GGH漏风 GGH耗电量增大,增压风机电耗增大, 厂用电率增加,供电煤耗提高 已安装GGH的机组,取消或准备取消该系统 新建机组几乎全部选择不设置GGH系统 1.项目研发背景 (1)项目背景 ? 取消GGH后出现的问题 取消了GGH系统 进入脱硫系统的烟气温度增加 烟气最佳脱硫工作温度:85℃ 脱硫系统前喷水减温 脱硫效率下降 增加脱硫工艺用水水量 1.项目研发背景 (1)项目背景 ? 若脱硫前喷水减温,烟温由125~150℃降至85℃ 需要大量的减温水 加重了除雾器的负担 浪费了烟气所蕴含的巨大热量 火电厂烟气深度冷却增效减排关键技术背景 1.项目研发背景 (2)设计理念 ? 设计理念首先来源于1973年烟气深度冷却的尝试 丹麦Corrosion Centre成功完成了燃用乳化油和燃煤锅炉 的排烟温度(240℃和190℃)分别降低到80℃和90℃的工 业实践,后者采用了75m高CorTen钢制成的湿烟囱技术; 后来,德国Schwarze Pumpe 2×800MW褐煤机组上应用。 1.项目研发背景 (2)设计理念 ? 水泥窑生产线℃ 窑头余热锅炉 AQC HRSG 370~220℃ 窑尾余热锅炉 SP HRSG 空气冷却器 Air Quenching Cooler 回转窑 Cement Kiln 悬浮预热器 Suspension Pre-heter 1.项目研发背景 (2)设计理念 ? 有机介质余热发电系统的排烟温度降低到85℃左右。 提 纲 1.项目研发背景 2.技术方案介绍 3.关键技术处理 4.技术支撑应用 2.技术方案介绍 (1)火电厂烟气深度冷却器技术方案 静电除尘器 烟气冷 却器 烟气 石灰石 脱硫塔 干灰 石膏 回 转 式 空 气 预 热 器 发电机 烟气 干灰 冷却塔 干灰 2.技术方案介绍 (1)以烟气冷却为核心的节能脱硫、除尘增效综合技术方案 1)节能、天下彩,脱硫增效综合技术方案 2.技术方案介绍 (2)以烟气冷却为核心的节能脱硫、除尘增效综合技术方案 2)节能、除尘增效、脱硫增效综合技术方案 2.技术方案介绍 (2)以烟气冷却为核心的节能脱硫、除尘增效综合技术方案 2)节能、除尘增效、脱硫增效综合技术方案 国外,燃煤电站选用电除尘器居多。主要依靠5 类技术实现更低排放(30mg/m3)。 1)烟气深度冷却除尘增效技术:可以达到 30mg/m3的标准,与WFGD配套时,可小于10mg/m3。 2)移动电极式电除尘技术 3)电袋技术(一体式,分体式) 4)烟气调质(SO3、NH3、SO3+NH3双重调质) 5)颗粒聚合技术(≤20mg/m3) 2.技术方案介绍 (2)以烟气冷却为核心的节能脱硫、除尘增效综合技术方案 3)除尘增效、脱硫增效、烟囱防腐蚀综合技术方案 2.技术方案介绍 (2)以烟气冷却为核心的节能脱硫、除尘增效综合技术方案 4)脱硫增效、烟囱防腐蚀综合技术方案 2.技术方案介绍 (3)烟气深度冷却节能技术方案 1)布置于增压风机之后 6 7 2 4 5 8 1 3 2.技术方案介绍 (3)烟气深度冷却节能技术方案 2)布置于增压风机前 6 7 2 4 5 1 3 8 2.技术方案介绍 (3)烟气深度冷却节能技术方案 3)布置于增压风机前后 7 8 2 4 5 6 1 3 9 2.技术方案介绍 (3)烟气深度冷却节能技术方案 4)布置于静电除尘器前后 7 8 2 4 5 6 1 3 9 2.技术方案介绍 (4)本体布置方案 1)水平烟道布置 2.技术方案介绍 (4)本体布置方案 2)垂直烟道布置 2.技术方案介绍 (5)管束结构方案 1)螺旋翅片管(1) 高温烟气 低温烟气 烟气冷却器俯视图 高频焊螺旋翅片管 2.技术方案介绍 (5)管束结构方案 2)螺旋翅片管(2) 螺旋翅片管生产效率高,抗磨性能不及H型翅片 2.技术方案介绍 (5)管束结构方案 2) H型或双H型翅片管(2) 高温烟气 低温烟气 烟气冷却器俯视图 电阻焊H型或双H型翅片管 2.技术方案介绍 (5)管束结构方案 2) H型或双H型翅片管(2) 生产效率低,具有较好的自清灰功能,耐磨性强 双H型翅片管刚性大,适合大尺寸换热器 2.技术方案介绍 (5)管束结构方案 2) H型或双H型翅片管(2) 模片化拼装,方便维修 2.技术方案介绍 (5)管束结构方案 3)针翅管(3) 高温烟气 低温烟气 电阻焊针形管 2.技术方案介绍 (5)管束结构方案 3)针翅管(3) 生产效率低下,自清灰性好,抗沾污性强 2.技术方案介绍 (5)管束结构方案 3)针翅管(3) 模片化拼装,方便维修 提 纲 1.项目研发背景 2.技术方案介绍 3.关键技术处理 4.技术支撑应用 3.关键技术处理 (1)技术路线 形成了具有自主知识产权的火电厂烟气深度冷却增效 减排关键技术、完成依托工程建设 烟气冷却器设计技术 烟气冷却器系统优化软件 通流结构 数值模拟 回热系统优化 换热面传热、 阻力特性研究 烟气冷却器外部 工作特性研究 积灰特性研究 磨损特性研究 低温腐蚀研究 3.关键技术处理 (2)关键技术 研究内容 火电厂烟气深度冷却器关键技术 专 题 1 烟气冷却器外部工作特性研究 专 专 专 题 2 题 3 题 4 烟气冷却器回热系统优化分析 通流结构数值模拟及结构优化 烟气冷却器传热和阻力特性研究 专 专 题 5 题 6 烟气深度冷却器结构和热工设计技术 烟气冷却器设计软件的开发 3.关键技术处理 (3)烟气冷却器外部工作特性 灰特性、积灰防控技术 磨损防控技术 低温腐蚀防控技术 3.关键技术处理 (4)积灰防控技术 1)优化设计防治积灰 2)运行中选择恰当清灰技术 3)停炉时选取水清洗除灰。 3.关键技术处理 (4)积灰防控技术 1)优化设计防治积灰 ①布置在除尘器之后,烟气中99.9%灰分被分离; ②根据灰成分预测灰的粘污系数指导设计; ③选择合理管型、烟气流速,减轻积灰; ④避免硫酸结露引起灰在管壁上的粘结; ⑤优化横向节距和纵向节距,改善自清灰; 3.关键技术处理 (4)积灰防控技术 2)运行中选择恰当清灰技术 ①根据灰的粘污性选择清灰技术; ②根据清灰技术特点选择清灰技术; ③由于金属壁温低于酸露点,管壁上灰具有粘结性; ④除尘器之后的灰粒子很细,具有一定吸附能力; ⑤非冷凝受热面可以选用燃气脉冲和压缩空气吹灰; ⑥冷凝受热面可以选择蒸汽吹灰和燃气脉冲; 3.关键技术处理 (4)积灰防控技术 3)停炉时选取水清洗除灰。 ① 由于金属壁温低于酸露点, ② 硫酸结露使灰具有粘结性; ③ 长时间运行会形成灰增量沉积; ④ 停炉时用水冲洗可以试积灰得到彻底的清除。 3.关键技术处理 (5)磨损防控技术 ①烟气中99.9%灰分被分离,磨损大大减弱; ②H型翅片管自身具有抑制贴壁磨损的功能; ③烟气进、出口和受热面组织均匀烟气流场 ④优化横向节距和纵向节距,避免尾迹磨损; ⑤选取合适的烟速,降低受热面磨损; 3.关键技术处理 (6)低温腐蚀防控技术 ①正确理解硫酸结露的机理; ②排烟温度高于酸露点温度,避免形成H2SO4酸雾; ③选择抗腐蚀能力强的的材料作为传热管; ④调节进口水温控制传热管金属壁温; ⑤非传热管采取有效涂敷措施。 3.关键技术处理 (6)低温腐蚀防控技术 ①正确理解硫酸结露的机理; ②排烟温度高于酸露点温度,避免形成H2SO4酸雾; 酸沉积率 腐蚀速率 金属壁面温度(℃) 3.关键技术处理 (6)低温腐蚀防控技术 ③选择抗腐蚀能力强的的材料作为传热管; Cor-Ten和ND钢 元素 C Si 0.41 0.35 Si Mn 0.61 0.52 Mn P S Cr 1.01 0.88 S Cr Cu 0.35 0.36 Sb 0.06 0.06 Ni Ni/Ti /0.04 0.05 Mo 10CrCuSbTi 0.10 09CrCuSb 元素 0.09 C 0.012 0.001 0.012 0.013 P 碳钢和不锈钢对比 20G TP316L 0.20 0.03 0.27 0.55 0.50 1.40 0.025 0.037 0.015 0.006 ≤0.25 18.2 ≤0.25 10.28 ≤0.20 2.07 3.关键技术处理 (7)电厂方案的关键参数设计 1)项目目的 本次投标为1台1000MW超超临界机组的烟气综合优化系统 包括烟气热量回收装置(两级)、凝结水管道及阀门、吹灰器。 第一级烟气热量回收装置布置在除尘器进口; 第二级烟气热量回收装置布置在脱硫塔进口。 凝结水的来源有两种运行方式:运行方式一:凝结水由#6 低加进口引出,经过两级加热后回#6低加出口;运行方式二: 凝结水由#7低加进口引出,经过两级加热后回#6低加进口。 3.关键技术处理 (7)电厂方案的关键参数设计 1)项目目的 每台机组设一套烟气热量回收 装置,本工程共1套(6台一级 装置+1台二级装置)。 7 8 2 4 5 6 1 3 9 3.关键技术处理 (7)电厂方案的关键参数设计 2)煤质及酸露点 煤质分析 收到基全水份Mar (重量比)固有水份Minh 干燥无灰基挥发份Vdaf (可燃基) 收到基灰份Aar 收到基低位发热值Qnet.ar 收到基氢Har 单位 % % % % kJ/kg % 设计煤种 12 8.49 36.44 13 22760 3.62 校核煤种 10.45 2.85 28.00 25.09 20348 3.06 收到基碳Car 收到基硫Sar % % 60.33 0.41 53.41 0.63 收到基氮Nar 收到基氧Oar % % 0.70 9.94 0.72 6.64 3.关键技术处理 (7)电厂方案的关键参数设计 2)煤质及酸露点 tld ? tld ? ? 0 3 S zs ? fh ? Azs 1.05 将表1中的数据代入式(1)可得设计/校核煤种的酸露点为 88.8/90.38℃,水露点为41.25/40.6℃。 3.关键技术处理 (7)电厂方案的关键参数设计 3)灰质及沾污系数 灰成分 二氧化硅 三氧化二铝 三氧化二铁 氧化钙 氧化镁 氧化钠 氧化钾 二氧化钛 三氧化硫 二氧化锰 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2 O TiO2 SO3 MnO2 % % % % % % % % % % 34.40 15.07 15.18 19.46 1.12 0.22 0.82 0.24 12.43 0.170 43.4 45 3 3.7 0.4 0.6 0.8 1.2 1.5 0.05 47.46 33.51 4.36 5.10 0.99 0.56 0.31 1.16 4.78 0.062 3.关键技术处理 (7)电厂方案的关键参数设计 3)灰质及沾污系数 这是国内通用的灰的沾污系数计算公式 但是该公式并没有突出Na2O低熔点物质的影响。 通过实验和现场研究,我们提出了修正公式。 3.关键技术处理 (7)某电厂方案的关键参数设计 4)余热回收装置热力特性 项目名称 锅炉总风量 烟气进口温度 烟气进口焓值 烟气出口温度 烟气出口焓值 工质进口温度 工质出口温度 工质流量 烟气平均流速 工质平均流速 换热面积 烟气冷却器换热量 单位 kg/s ℃ kJ/Nm3 ℃ kJ/Nm3 ℃ ℃ t/h m/s m/s m2 kW 第一级(单 台)工况一 184.52 123 173 108 151 92.6 100.4 331 11.2 1.41 2727 3019 第一级(单 第二级(单台) 第二级(单 台)工况二 184.52 123 173 99 138 73.5 86 331 11.06 1.4 2727 4831 工况一 1107.13 113 158 98 137 84.7 92.6 1970 12.4 1.45 25535 18118 台)工况二 1107.13 104 145 82 114 61 73.5 1970 11.95 1.33 25535 26573 3.关键技术处理 (7)某电厂方案的关键参数设计 5)余热回收装置结构特性及数值模拟 名称 烟道垂直高度 单位 m 第一级 5 第二级 12 烟道横向宽度 烟道纵向长度 m m 6 14 1.634(管箱) 1.792(管箱) 有效受热面积 m2 2727 25535 3.关键技术处理 (7)某电厂方案的关键参数设计 5)余热回收装置结构特性及数值模拟

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