烟气 第8期

[摘 要]众所周知,在燃气―蒸汽联合循环中,余热锅炉是回收燃气轮机排气余热,借以产生推动蒸汽轮机发电或热电并供所需蒸汽或热水的设备,它对于联合循环的效率和投资费用都有重要影响。

[关键词]两用余热锅炉;工作流程;应用

一、两用余热锅炉工作流程

锅炉给水在给水预热器中加热到接近除氧器压力下的饱和温度,进入常压除氧器,与从废热锅炉来的加热蒸汽混合除氧,而后经水泵加压后进入低压省煤器,在低压省煤器中加热到一定的温度(该温度=低压所对应的饱和温度-接近点温差),再进入低压汽包。其中一部分水在低压蒸发器中循环加热为饱和蒸汽,从低压汽包上部管道出来,经低压过热器过热后进入汽轮机的低压缸;一小部分水加热后进入煤气饱和器,其余的则进入高压省煤器,加热至一定温度(该温度=高压饱和温度-接近点温差),进入高压汽包。高压汽包中的水,一部分经水泵加压后进入辐射废热锅炉及对流废热锅炉,加热为对应压力下的饱和蒸汽后回到汽包;另一部分则经高压蒸发器加热为饱和蒸汽后回到汽包。从高压汽包上部出来的饱和蒸汽经与再热器间隔布置的两级过热器过热后进入汽轮机的高压缸,在高压缸中做功后进入一、二级再热器再热,进入中压缸做功,中压缸排汽与低压过热器中产生的二次蒸汽一起进入低压缸做功,最后进入凝汽器。从凝汽器出来的水与新的补充水一起经水泵加压后进入A、B、C三个加热器,又作为余热锅炉的给水进入余热锅炉的给水预热器。从而完成整个汽水循环。

燃气轮机的排气进入余热锅炉,水平依次经过二级再热器、二级高压过热器、一级再热器、一级高压过热器、高压蒸发器、高压省煤器、低压过热器、低压蒸发器、低压省煤器、给水预热器,温度逐渐降低,最后经烟囱排出。总体上,烟气与汽水为逆流关系。

通常余热锅炉由省煤器、蒸发器、过热器以及联箱和汽包等换热管组和容器等组成,在有再热器的蒸汽循环中,可以加设再热器。在省煤气中锅炉的给水完成预热的任务,使给水温度升高到接近饱和温度的水平;在蒸发器中给水相变成为饱和蒸汽;在过热器中饱和蒸汽被加热升温成为过热蒸汽;在再热器中再热蒸汽被加热升温到所设定的再热温度。

蒸汽参数选取主蒸汽压力为 110bar,主蒸汽温度比燃气透平排气温度低 50℃,暂选为 512℃。再热蒸汽压力 22bar。低压蒸汽压力 6bar,温度 270℃。选取高压,低压给水流的接近点温差均选为 15℃,两个节点均选为 12℃。进入余热锅炉省煤器的给水温度一般为 30℃~50℃,凝汽器压力为 5 000Pa,蒸汽轮机的等熵效率为 90%。

余热锅炉用模型MHeatX模拟,MHeatX模型属于多物流换热器,与其他单元操作模块不同,不是用单个计算模型来模拟,而是由生成多个加热器和多个热流来模拟多物流换热器,这与用若干个模型和热流来搭建余热锅炉的模型在原理上是一样的,但用模拟相对比较简单;模块RStoic模拟燃烧室;模块COOLER模拟冷却器;在单元操作模型已经选好的基础上,用物料流、热流、功流进行相关连接即可得到模拟对象的系统流程图。

二、改造方案

2000年初,对全公司能源利用的情况进行调查、论证、以减少采暖系统投资,充分利用装置余热和降低装置能耗为目的。根据调查情况,通过计算,利用回收加热炉高温烟气余热和低压干气燃烧产生的总热量低于采暖所需热量,不能满足冬季生活采暖需要。为了达到保证供暖的需要,提出了设计制造一台既可回收高温烟气余热,又可以以低压干气为燃料的多用途快装汽水两用锅炉的设计方案。由于加热炉高温烟气中含有可燃的气体,在高温富氧状态下可能造成二次燃烧,影响锅炉的安全运行。为解决这一问题,通过对多家锻炉制造厂家咨询,进行技术交底、请设计单位拿出方案,最后通过专家论证,最后采用了SZS6―1.25一Q多用途水管快装汽水两用锅炉。改造后锅炉运行情况良好,操作简单,有效地解决了冬季采暖热源不足的问题。同时降低了装置的能耗,也节约了成本经济效益显著。

三、主要设备简介

1.锅炉本体规范。锅炉本体规范见表1所示。

2.锅炉本体结构。汽水两用锅炉为以锅筒纵置式D型布置锅炉,当作为蒸汽锅炉使用时,组装蒸汽锅炉的上锅筒内部装置,给水由上锅筒后部进入,沿长度方向布水,设置水下孔板作为一次汽水分离装置、出口处有孔板式分离器作为二次汽水分离装置,蒸汽由上锅筒出口引出,并入低压蒸汽管网。当作为热水锅炉使用时,组装热水锅炉的上锅筒内部装置,回水由上锅筒后部进入,沿长度方向布水,由低温区的对流管束及下降管下降,然后沿着水冷壁、前墙管、后墙管及高温对流管束上升,在上锅筒内部加矮隔板,锅内形成有导向性的自然循环,并带有一定程度的混流。由上锅筒热水出口引出,并入采暖系统。

四、经济效益分析

1.低压干气量。 常减压装置加工量1 200t/d,干气产率为2%,可产干气5.4t/d。一催化装置加工量为230 t/d,干气产率5%,可产干气11.5t/d。二催化装置加工量为350t/d,干气产率7%, 可产干气24.5t/d。

以上各装置合计每天可产干气43.65t/d,生产中干气分高压、低压。高压干气用于重柴油非临氢降凝、常压加热炉燃料,这部分占干气总量80%(利用量为34.92t),剩余8.73t无法回收,外排火炬燃烧。

2.高温烟气余热。常压装置加热炉烟气量12 000 m3/h,该烟气温度400 ℃,将其降到220℃后,可回收的烟气余热为2 173.6J/h (以上数据为常减压装置标定报告数据)。

五、结语

从技术改造后投产运行的情况看,烟气余热、低于0.1MPa以下的低压干气得到了有效利用,燃烧机的工作情况稳定,不仅为我公司年创直接经济效益432.73万元,而且起到了节能降耗、减少环境污染的效果。(编辑/刘佳)