用于二次再熱機(jī)組的超低溫省煤器的制造方法
【專利說(shuō)明】
(—)技術(shù)領(lǐng)域:
[0001]本發(fā)明用于二次再熱機(jī)組的超低溫省煤器涉及一種用于二次再熱燃煤發(fā)電機(jī)組的，可替代低壓加熱器加熱凝結(jié)水的，可回收部分排煙所含水蒸汽的汽化潛熱的低壓省煤器。
(二)【背景技術(shù)】:
[0002]省煤器管內(nèi)流動(dòng)的是低于飽和溫度的給水，可有效冷卻低溫過(guò)熱器/ 一次低溫再熱器/ 二次低溫再熱器出口的煙氣，省煤器出口的煙氣溫度通常在320 °C到390 °C以滿足脫硝催化劑安全高效工作的需要。省煤器的進(jìn)口與高壓加熱器系統(tǒng)的管側(cè)出口連接，工作在給水泵出口壓力下，故也稱為高壓省煤器。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的低壓省煤器管內(nèi)流動(dòng)的是低于飽和溫度的凝結(jié)水，吸收利用空氣預(yù)熱器出口煙氣的余熱，用于頂替/部分頂替某級(jí)低壓加熱器使用的抽汽。低壓省煤器管內(nèi)流動(dòng)的凝結(jié)水與相關(guān)的低壓加熱器管側(cè)可以是串聯(lián)關(guān)系，也可以是并聯(lián)關(guān)系，通常調(diào)節(jié)低壓省煤器的進(jìn)口溫度來(lái)控制低壓省煤器的最低管壁溫度不低于煙氣酸露點(diǎn)以下10K。
[0004]高壓省煤器又稱為高溫省煤器；低壓省煤器又稱為低溫省煤器；對(duì)布置在靜電除塵器前的低壓省煤器，其出口煙氣溫度降低到85°C，可明顯降低粉煤灰的比電阻，提高靜電除塵的收塵率，常稱為低低溫省煤器。
[0005]低壓省煤器的煙側(cè)熱阻遠(yuǎn)大于水側(cè)熱阻，現(xiàn)有技術(shù)的低壓省煤器的煙側(cè)通常高度肋化，螺旋鰭片管和H型鰭片管均有應(yīng)用；基管及鰭片的材質(zhì)，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)接近煙氣酸露點(diǎn)的部位使用ND鋼，其它部位使用20G。
[0006]濕法脫硫系統(tǒng)已成為火電機(jī)組的標(biāo)配，凈煙氣出吸收塔的溫度與原煙氣進(jìn)吸收塔的溫度正相關(guān)，當(dāng)原煙氣進(jìn)吸收塔的溫度降到50°C時(shí)，凈煙氣出吸收塔的溫度約46°C，仍在脫硫主反應(yīng)良好的溫度范圍內(nèi)(一般在42°C到58°C之間)，原煙氣中的部分水蒸汽已凝結(jié)，可以幫助維持脫硫塔的水平衡，脫硫工藝水水耗顯著下降。
[0007]動(dòng)力用煤的發(fā)熱量是指單位質(zhì)量的煤完全的燃燒時(shí)所產(chǎn)生的熱量，主要分為高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量；煤的高位發(fā)熱量減去水的汽化熱即是低位發(fā)熱量；常用的動(dòng)力用煤，高位發(fā)熱量比其低位發(fā)熱量要高出4%到8%。
[0008]典型的現(xiàn)有技術(shù)二次再熱機(jī)組的凝結(jié)水回?zé)嵯到y(tǒng)使用5級(jí)低壓加熱器，6號(hào)低壓加熱器、7號(hào)低壓加熱器、8號(hào)低壓加熱器、9號(hào)低壓加熱器、10號(hào)低壓加熱器；典型的低壓加熱器為臥式、U形不銹鋼傳熱管、管殼式換熱器；U形傳熱管組通常分為過(guò)熱蒸汽冷卻區(qū)、凝結(jié)放熱區(qū)、疏水冷卻區(qū)三部分；9號(hào)低壓加熱器、10號(hào)低壓加熱器通常布置在凝汽器的喉部。
[0009]典型的現(xiàn)有技術(shù)二次再熱機(jī)組用于凝結(jié)水回?zé)岬?抽、7抽、8抽、9抽、10抽，雖然壓力已不高，但因經(jīng)過(guò)二次再熱其焓值、過(guò)熱度仍然很高，仍然具有強(qiáng)大的做功能力，如6抽過(guò)熱度達(dá)227.6K，用焓值來(lái)表示的過(guò)熱度達(dá)491.6kJ/kg，用于溫度較低的凝結(jié)水回?zé)釙?huì)大幅度增加凝結(jié)水回?zé)徇^(guò)程exergy (火用)損失，抬升機(jī)組的熱耗。(三)
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0010]所要解決的技術(shù)問(wèn)題:
[0011]典型的現(xiàn)有技術(shù)二次再熱機(jī)組用于凝結(jié)水回?zé)岬?抽、7抽、8抽、9抽、10抽，雖然壓力已不高，但因經(jīng)過(guò)二次再熱其焓值、過(guò)熱度仍然很高，仍然具有強(qiáng)大的做功能力，如6抽過(guò)熱度達(dá)227.6K，用焓值來(lái)表示的過(guò)熱度達(dá)491.6kJ/kg，用于溫度較低的凝結(jié)水回?zé)釙?huì)大幅度增加凝結(jié)水回?zé)徇^(guò)程exergy (火用)損失，抬升機(jī)組的熱耗。用鍋爐排煙的余熱替代高焓值的低壓抽汽來(lái)加熱凝結(jié)水可以明顯降低發(fā)電機(jī)組的供電煤耗。
[0012]突破現(xiàn)有技術(shù)低壓省煤器最低管壁溫度不低于煙氣酸露點(diǎn)以下1K的局限，使用耐酸、耐氯離子、氟離子的材料制作超低溫省煤器的低溫段，使超低溫省煤器能夠在頗低于煙氣酸露點(diǎn)，甚至在煙氣水露點(diǎn)附近長(zhǎng)周期安全工作。
[0013]突破現(xiàn)有技術(shù)低壓省煤器最低管壁溫度不低于煙氣酸露點(diǎn)以下1K的局限，利用35°C或者更低溫度的凝結(jié)水吸收鍋爐排煙中含有的水蒸汽的部分汽化潛熱，使煙氣溫度降低到50°C，顯著降低發(fā)電機(jī)組的供電煤耗，水蒸汽凝結(jié)過(guò)程還會(huì)吸收煙氣中的大部分PM2.5及以下的煙塵、S0#P N0X。
[0014]解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案:
[0015]本發(fā)明用于二次再熱機(jī)組的超低溫省煤器采取與現(xiàn)有技術(shù)完全不同的技術(shù)路線，提供一種用于二次再熱燃煤發(fā)電機(jī)組的，替代低壓加熱器加熱凝結(jié)水的，可將煙氣溫度降低到50°C，回收部分排煙所含水蒸汽的汽化潛熱的超低溫省煤器；兼具節(jié)能和環(huán)保雙重效益。
[0016]本發(fā)明用于二次再熱機(jī)組的超低溫省煤器的技術(shù)特征是布置在引風(fēng)機(jī)出口到脫硫塔入口之間的低塵區(qū)域的可以將煙氣溫度降低到50°C的一種凝結(jié)式受熱面；每臺(tái)二次再熱燃煤鍋爐配置超低溫省煤器共2臺(tái)，A側(cè)與B側(cè)的煙氣流道上各設(shè)置I臺(tái)；每臺(tái)超低溫省煤器由均分的4個(gè)煙氣分流道組成，每臺(tái)鍋爐共8個(gè)均分的煙氣分流道；水平布置的高度肋化的鰭片管是各煙氣分流道中的換熱主體，上下相鄰的鰭片管用180°彎頭連接組成長(zhǎng)蛇形管，布置在同一煙氣分流道的各長(zhǎng)蛇形管，由相應(yīng)的進(jìn)口分聯(lián)箱和相應(yīng)的出口分聯(lián)箱并聯(lián)成為一簇凝結(jié)式受熱面；與8個(gè)均分的煙氣分流道相對(duì)應(yīng)，共有8簇凝結(jié)式受熱面；由軸封加熱器的凝結(jié)水出口來(lái)的凝結(jié)水母管，經(jīng)凝結(jié)水分配聯(lián)箱、各進(jìn)口分聯(lián)箱入口截止閥、各進(jìn)口分聯(lián)箱進(jìn)入相應(yīng)的各簇凝結(jié)式受熱面；凝結(jié)水在各簇凝結(jié)式受熱面內(nèi)由低位向高位流動(dòng)，高溫?zé)煔鈴纳舷蛳铝鲃?dòng)，頂替現(xiàn)有技術(shù)的8抽、9抽、10抽加熱凝結(jié)水，超低溫省煤器整體呈逆流換熱態(tài)勢(shì)；各簇凝結(jié)式受熱面的出口經(jīng)相應(yīng)的出口分聯(lián)箱匯集，經(jīng)各出口分聯(lián)箱出口截止閥、凝結(jié)水匯集聯(lián)箱與熱一次風(fēng)凝結(jié)水加熱器的管側(cè)入口相連接；每一個(gè)煙氣分流道由上傳熱模件、中傳熱模件、下傳熱模件疊置焊接構(gòu)成；每臺(tái)超低溫省煤器共由12個(gè)傳熱模件構(gòu)成，12個(gè)傳熱模件的重量以及上進(jìn)煙道、下出煙道的全部重量均由包括框形底梁在內(nèi)的鋼構(gòu)架承擔(dān)；框形底梁中可能接觸低溫?zé)煔獾臉?gòu)件，均采用雙相不銹鋼制作，外部再覆蓋5mm厚的玻璃鋼保護(hù)層；下傳熱模件的煙氣出口標(biāo)高，高于脫硫塔煙氣入口標(biāo)高，下出煙道的底部的傾角足以保證50°C的煙氣、凝結(jié)的酸液、酸液攜帶的固形物自流進(jìn)入脫硫塔；為防止超低溫省煤器在長(zhǎng)周期運(yùn)行后的清灰作業(yè)中，可能發(fā)生的固形物堆積，在下出煙道的底部的高端部位設(shè)置有雙相不銹鋼制作的定向水噴嘴；上傳熱模件的高度肋化的鰭片管采用螺旋鰭片管，基管及鰭片均使用ND鋼材質(zhì)，周殼及內(nèi)殼均使用ND鋼材質(zhì)；中傳熱模件的高度肋化的鰭片管采用H型鰭片管/螺旋鰭片管，基管及鰭片采用同一材質(zhì)，跟據(jù)燃煤含硫、含氯離子、含氟離子的多少可在雙相不銹鋼/0碳鋼熱浸鍍鋁硅合金中選取，周殼及內(nèi)殼均使用雙相不銹鋼材質(zhì)；下傳熱模件的高度肋化的鰭片管采用H型鰭片管，基管及鰭片采用同一材質(zhì)，跟據(jù)燃煤含硫、含氯離子、含氟離子的多少可在XDS-6/254SMo/AL29-4C/鈦合金中選取，周殼及內(nèi)殼均使用雙相不銹鋼材質(zhì)；180°彎頭與傳熱管基管使用相同材質(zhì)；在左右相鄰的傳熱模件之間留有15mm到20mm的間隙，引入少量熱煙氣，維持較高的周殼溫度，可有效減輕腐蝕；上進(jìn)煙道使用ND鋼制作；下出煙道使用雙相不銹鋼制作；不設(shè)置常規(guī)蒸汽吹灰器，不設(shè)置噴淋水清灰裝置，采用分區(qū)熱清灰方法，即周期性的短時(shí)關(guān)斷8個(gè)進(jìn)口分聯(lián)箱入口截止閥中的I個(gè)，在20分鐘內(nèi)，上傳熱模件、中傳熱模件、下傳熱模件的鰭片和管壁溫度全部上升到105°C以上，酸凝露被烘干，粘附的細(xì)灰脫落。
[0017]發(fā)明的有益效果:
[0018]籲與現(xiàn)有技術(shù)的低溫省煤器、低低溫省煤器不同，不受最低管壁溫度不低于煙氣酸露點(diǎn)以下1K的限制，軸封加熱器的管側(cè)出口與超低溫省煤器入口連接，超低溫省煤器吸收的鍋爐排煙余熱足以頂替8抽、9抽、10抽，具有明顯的熱經(jīng)濟(jì)性效益，被頂替出來(lái)的8抽、9抽、10抽增發(fā)的電量可使發(fā)電機(jī)組熱耗下降1.83% ;
[0019]籲突破現(xiàn)有技術(shù)低壓省煤器最低管壁溫度不低于煙氣酸露點(diǎn)以下1K的局限，利用35°C或者更低溫度的凝結(jié)水吸收煙氣中包含的水蒸汽的汽化熱近半，還有生成硫酸時(shí)的水合熱也被低溫凝結(jié)水吸收，煙氣溫度降低到50°C，凝結(jié)水回?zé)徇^(guò)程exergy (火用)損失大大減少；
[0020]?與現(xiàn)有技術(shù)低溫省煤器、低低溫省煤器相比超低溫省煤器不是排擠了部分某級(jí)抽汽，而是徹底取代了低壓加熱器，超低溫省煤器的水側(cè)阻力遠(yuǎn)小于4/5臺(tái)低壓加熱器水側(cè)阻力之和，凝結(jié)水泵的軸功率明顯下降，也沒(méi)有升壓水泵等功耗；由于進(jìn)入脫硫塔的煙氣溫度明顯下降，工藝水用量大幅度減少，煙氣的容積流量明顯減少，引風(fēng)機(jī)的功耗明顯下降，機(jī)組的供電熱耗會(huì)下降得更多；
[0021]?鍋爐排煙中的水蒸汽在凝結(jié)放熱過(guò)程中還會(huì)吸附煙氣中的大部分PM2.5及更細(xì)的煙塵、SO3^P NO x，有利于燃煤發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)微排放；
[0022]籲脫硫系統(tǒng)的工藝水耗量大幅度減少，I臺(tái)1000MW的燃煤發(fā)電機(jī)組年少耗脫硫工藝水約900000t ；
[0023]籲對(duì)新建工程，超低溫省煤器的預(yù)估造價(jià)大約與現(xiàn)有技術(shù)的低壓加熱器系統(tǒng)的造價(jià)加上低低溫省煤器的造價(jià)相當(dāng)，或者略低。
(四)【附圖說(shuō)明】:
[0024]圖1為現(xiàn)有技術(shù)二次再熱機(jī)組凝結(jié)水回?zé)岷徒o水回?zé)嵯到y(tǒng)圖(4級(jí)高加5級(jí)低壓加熱器I級(jí)除氧器)；
[0025]圖2為優(yōu)化后的二次再熱機(jī)組用超低溫省煤器替代低壓加熱器的系統(tǒng)圖；
[0026]圖3為超低溫省煤器的側(cè)剖面圖；
[0027]圖4為I臺(tái)超低溫省煤器的斷面圖。
[0028]在圖1、圖2、圖3和圖4中:
[0029]I高溫過(guò)熱器、 2屏式過(guò)熱器、3低溫過(guò)熱器、
[0030]4水冷壁、 5省煤器、6汽水分離器、
[0031]7汽水分離器貯水箱、 8分離的蒸汽冷卻器(2抽)、
[0032]9分離的蒸汽冷卻器(4抽)、10 一次高溫再熱器、
[0033]11 一次低溫再熱器、 12分流孔板、13高壓旁路閥、
[0034]14給水泵出口閥、 15給水泵、16超高壓主汽閥、
[0035]17高壓缸、 18 二次再熱聯(lián)合汽門、19貯水箱出口截止閥、
[0036]20中壓缸、 21超高壓缸、22除氧器、
[0037]23低壓旁路閥、 24低壓缸、25凝汽器、
[0038]26凝結(jié)水泵、 27超高壓旁路閥、28低壓加熱器疏水泵、
[0039]29 二次高溫再熱器、 30 二次低溫再熱器、31分離器水位調(diào)節(jié)閥