600MW火力发电机组烟气余热回收装置技术研究

庄博 郭建

摘 要：文章对采用烟气-水形式烟气换热器的600MW火力发电机组烟气余热回收装置的系统拟定、可行性及经济性进行研究。

关键词：600MW；火力发电机组；烟气余热回收

1 概述

对于燃煤机组，为减少二氧化硫的排放机组多采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，此工艺脱硫烟气系统有设置GGH和不设置GGH两种。对于安装GGH的烟气系统，高温的原烟气将用于加热吸收塔出口的低温净烟气，过低温度的原烟气将不利于GGH加热净烟气，也将加大GGH的设备投资，因此对于加装GGH后的烟气系统基本不具备加装烟气换热器的条件，而对于不设GGH的烟气系统则为加装烟气换热器创造了有利条件。在湿法脱硫中，烟气要经喷淋、脱硫等工艺，从入口的130～140℃左右最终降低到50℃左右从脱硫系统排出，这一工艺过程需消耗大量的冷却水，采用烟气回收装置降低烟温后，可节省大量喷水。

本研究主要对采用烟气-水形式烟气换热器的火电600MW凝汽式机组烟气余热回收装置的系统的拟定、可行性及经济性进行研究。

2 烟气余热回收装置系统设计

凝汽式机组吸热介质采用凝结水，根据机组热平衡计算来确定凝结水引出点，一般在7号低加后引出，经加热后再进入5号低加入口。以国内某600MW凝汽式机组为例，其系统设置如下：

在引风机出口设置烟气换热器，烟气换热器由2部分组成，一部分加热凝结水，凝结水自7号低加出口引出，加热后汇入5号低加入口。另一部分加热生活热水。

水侧：凝结水部分进水温度60℃，出水温度114℃。生活水部分进水温度10℃，出水温度80℃。

烟气侧：一进口烟温140℃，出口烟温104℃。

因其进水温度均已低于烟气酸露点，因此均通过再循环阀及循环泵使其进入烟气换热器的水温达到了65℃以上。

3 烟气余热回收装置的经济技术分析

3.1 600MW及以上凝汽式机组

设计原则是：

烟气换热器进水温度等于烟气酸露点。

烟气换热器后的排烟温度按高于烟气酸露点10℃设计。

回收的热量用于加热6号低压加热器入口凝结水，加热后的凝结水并入6号低压加热器的出口。

按此方案设计，因实际运行时烟气换热器的换热管内外壁存在约2～5℃的换热温差，当等于烟气酸露点的水介质进入烟气换热器时换热器的管壁温度将高于烟气酸露点。换热器后的排烟温度按高于烟气酸露点10℃设计，因此设计保证了换热器管壁及换热器后的排烟温度均高于烟气酸露点，降低了烟气对换热器及换热器后烟道的腐蚀性，但机组在各工况的烟气的温降相对较低，可回收的热量有限。

烟气换热器的形式采用H型高频翅片管，材料为ND钢，换热管管壁的厚度不低于4mm，按换热管年腐蚀速率2%，换热管的使用寿命可以达到10年。

为提高烟气换热器的换热效率及防止堵灰，烟气换热器设有蒸汽吹灰器；为有效控制烟气的低温腐蚀，换热器管道表面设壁温在线监测系统。

3.2 各种回收系统的经济性分析

设置烟气余热回收系统的经济性分析主要考虑的因素有：

3.2.1 机组年利用小时数及负荷率因素

设置烟气余热回收系统节省燃料量的多少与烟气余热回收系统的设置、机组年利用小时数、机组运行负荷率的大小密切相关。本专题研究以机组不同的年利用小时数情况进行分析，以便明确机组设置烟气换热器的盈亏平衡点、投资回收年限等。机组在全年不同负荷率运行所占比例分配如下：

TRL工况占全年总运行时间的15%；

85%THA工况占全年总运行时间的35%；

75%THA工况占全年总运行时间的50%。

3.2.2 设置烟气余热回收系统的收益

节约了燃煤成本；

节省了脱硫系统吸收塔水耗的补水量。

3.2.3 设置烟气余热回收系统增加的成本

增加了设备初投资；

烟风道阻力增加致使增加了引风机电耗，增加了厂用电量；

设置热水循环水泵，增加了厂用电量；

增加了机组的运行维护费用。

3.3 机组年利用5500h的经济分析

通过燃烧计算得出的机组在不同负荷时锅炉的排烟量及排烟温度，并结合各设计方案最终的排烟温度可以计算得出各工况烟气余热回收的热量，将各工况回收的热量及各方案的加热凝结水的设置情况提交汽轮机厂计算就可以得出的安装烟气换热器后汽机的热平衡图，对比安装烟气换热器前后的热平衡图就可以计算得出各个方案及工况下机组节省的发电标准煤耗，结合机组全年利用小时数及全年负荷分配情况从而计算出机组全年节省的标准煤吨数。

1×660MW发电机组的年利用小时数按5500h计，机组年负荷分配按上节要求则机组全年总的机组运行时间为6687h。各方案综合经济效益对比表如表1。

表1

因换热器后排烟温度高达107℃，锅炉排烟温度降低的较少、回收的热量相对有限，因此年节省的标煤量较少，设备投资回收的年限已经大于机组的寿命因此尽管此方案具有烟气换热器抗腐蚀性能好的特点但不适于本工程安装。

4 结束语

（1）基于现阶段厂家提供的设备报价和假定炉型锅炉厂提供的排烟温度，安装烟气余热回收系统在机组年利用5500h，系统设计方案情况下设备静态回收周期为15.89年，小于烟气换热器的设计寿命。

（2）机组年利用时间的多少及运行负荷的大小直接影响到烟气余热回收系统的经济性，机组年利用小时数越少、负荷越低则经济性越差。