火力发电厂脱硫系统取消旁路烟道事故降温余热利用石膏雨治理成套(3)

火力发电厂脱硫系统取消旁路烟道事故降温余热利用石膏雨治理成套装置可行性研究报告

管壁温度与腐蚀速度关系图

第五章 工艺流程和技术方案

5.1 设计参数本工程建设

某电厂建设2×1000MW超超临界燃煤发电机组同步配备烟气脱硫系统，拟

在脱硫吸收塔前入口处加装脱硫烟水换热器（即烟气冷却器）吸收排烟余热，将排烟温度从125℃ 降低到85℃左右，提高机组的经济性，节约能源。机组主要设备参数如下：

工程主要设备参数

设备名称 参数名称 型式 过热器蒸发量（BMCR） 过热器出口蒸汽压力（BMCR） 过热器出口蒸汽温度（BMCR） 再热器蒸发量（BMRC） 锅炉 单位 t/h MPa.g ℃ t/h 参数 超超临界一次中间再热直管直流锅炉 2953 27.9 605 2443 6.2 6.03 367 603 124/90（脱硫设计煤种/低温省煤器出口） 355.5（脱硫设计煤种） 2 127/90（脱硫校核煤种/低温省煤器出口） 376.0（脱硫校核煤种） 再热器进口压力（BMRC） MPa.g 再热器出口压力（BMRC） MPa.g 再热器进口温度（BMRC） ℃ 再热器出口温度（BMRC） ℃锅炉排烟温度（BMRC） ℃ 锅炉实际耗煤量（BMRC） t/h 除尘器 数量（每台炉） 10

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型式 除尘效率 引风机出口灰尘浓度 型式及配置（BMRC） 引风机 风量 风压 电动机功率 型式及配置（BMRC） 增压风机 风量 电压 电动机功率 烟囱 高度 材质 注：如未说明，文中都是以设计煤种为准。

% 三室四电场 99.8 25mg/Nm3（锅炉设计煤种） 38mg/Nm3（脱硫设计煤种） m3/s Pa kW 2 618.7 3300（#7机组），4300（#8机组） M3/s Pa kW 2 697.85 3594 3300 M 240 烟气成分分析

项目 RO2 O2 N2 SO2 H2O 总烟气量 单位 Vol% Vol% Vol% Vol% Vol% Mm3/h 锅炉BMCR工况 脱硫设计煤种 13.2 4.8 74.1 0.035 8.0 3071414.5 0 140 50 脱硫校核煤种 13.4 4.8 74.2 0.077 7.6 3047994.6 引风机出口烟气压力 Pa 烟囱入口烟气要求压力 烟囱进口温度 Pa ℃

5.2 系统连接和工艺流程

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系统连接示意图

系统优化后连接示意图

5.2.1 排烟余热利用

在排烟余热利用方面，取消脱硫系统传统的 GGH，改在吸收塔前加装烟水换热器，其水侧并联在回热系统第二级低压加热器上，从 2号低加进口引出部分或全部冷凝水，送往烟水换热器。

烟气从锅炉出来后，依次通过空气预热器、电除尘器和引风机，通过开启的脱硫入口档板进入到脱硫区域内，烟气经增压风机增压后进入到烟水换热器内。 从2号低加进口引出的部分或者全部凝结水在烟水换热器内吸收排烟热量，降低排烟温度，而自身却被加热、升高温度后再返回低压加热器系统，在2号低加的出口与剩下的凝结水汇集后进入到 3 号低加。由于其系统并联在加热器回路之

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中，代替部分低压加热器的作用，是汽轮机热系统的一个组成部分。也即是说，烟气放出的这部分热量被烟水换热器利用于回热系统中，将排挤部分汽轮机的回热抽汽，减少了回热系统对低压缸的抽汽，该排挤抽汽将从抽汽口返回汽轮机继续膨胀作功，因此在机组运行条件不变、汽轮机进汽量不变的情况下有更多的蒸汽进入低压缸做功，从而提高装置的经济性。

烟气在烟水换热器中降温后进入到脱硫吸收塔中进行脱硫，而后经脱硫出口档板至烟囱排放。同样，烟气也可不经过脱硫系统而直接通过脱硫旁路档板进入烟囱后排放。

第六章 烟气余热回收利用装置一烟水换热器的设计方案

6.1 管型选择

设计所采用高频焊翅片管并开有齿型，与普通光管相比传热性优良，当翅片间距为10mm时，其换热面积是同种规格光管的7倍，其换热能力大大增强，能有效的把外部烟气热量传递给冷凝水。在同等换热量的情况下，采用高频焊翅片管能大大减小烟水换热器的外形尺寸和管排数，减少烟气流动阻力，而且由于翅片本身开齿，因此不容易积灰，有利于扰动和吹灰。 6.2 方案设计

为了达到最佳的经济性，必须为烟水换热器水侧设定一个最佳的给水切入点。经过设计计算，决定以二级低压加热器的入口为切入点，将换热器与二级低压加热器连接，加热部分或全部流过二级低加的冷凝水，排挤低压缸抽汽，从而产生经济效益。这主要是因为虽然以一级加热器入口为切入点能增大传热温差，提高换热效率，但是由于一加入口冷凝水温太低，管壁将产生严重的腐蚀。而以三加的入口为切入点的话，虽然提高了余热利用的能级，但是换热平均温差太小，换热效率太低。 6.3 材料选择

由于烟水换热器的进水和出水温度都比较低，因此可以确定烟水换热器是处于酸腐蚀的条件下长期工作，为了提高烟水换热器的使用寿命，选用耐腐蚀材料是抗低温腐蚀的常用方法。玻璃管虽防腐性能好但易碎，不是理想材料。使用耐腐蚀的低合金钢 Corten钢管提高了使用寿命，但仍有腐蚀和堵灰现象，运行时

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间一长也得更换。近年来，国内有些电厂燃用含硫量很高的煤，在空气预热器低温段用搪瓷管代替普通碳钢管，取得了良好效果，是较理想抗腐材料，但搪瓷管难以加工，因此只能做成光管的形式，难以翅片化，不符合本工程的实际情况。 美国己经发现添加Cu的耐大气腐蚀钢，它对耐硫酸露点腐蚀是有效果的。日本于1960年在耐大气腐蚀钢的基础上研究了关于合金元素对硫酸露点腐蚀性能的影响，进而开发出优质的耐腐蚀钢。我国用含Cu的钢中加人Sb研制的ND钢，其耐酸腐蚀效果优良，可减缓腐蚀速度，延长设备使用寿命，与其它耐蚀钢相比具有一定优势。

第七章 项目技术基础和技术关键点

包括系统的连接方式确定，基本方案设计，管型选择、预留管道接口、经济性分析计算等工作并结合目前国内外对锅炉低位排烟热量的应用经验，将工作的重点放在以下几方面：

7.1 烟水换热器传热管的低温腐蚀研究

由于烟水换热器的进水和出水温度都比较低，因此可以确定其是处于酸腐蚀的条件下长期工作，为了提高脱硫烟水换热器的使用寿命，选用耐腐蚀材料是抗低温腐蚀的常用方法。

为了科学客观的对烟水换热器在低温烟气环境下的腐蚀速率和使用寿命进行分析，本技术委托金属材料所低温腐蚀专家进行给定烟气成分和温度的低温腐蚀速率评估试验。试验目标：确定各种耐腐蚀合金钢10年寿命允许的传热管工作温度和相对的耐腐蚀情况，给出权威性报告。

通过试验寻找出在实际烟气成份下管壁的结露温度，通过对烟水换热器的设计、系统连接、参数选择实现热力防腐，即通过调整换热器的管壁温度，使其处于腐蚀速度较慢的区间（一般应小于0.2mm/a）。 7.2 烟水换热器传热管堵灰情况分析及解决办法研究

（a）螺旋肋片管积灰与否与煤灰特性及烟气流速有关，在设计时可适当提高烟速（10m/s左右）。

（b）选择合适间距的螺旋肋片管以减少省煤器管壁积灰。 （c）在换热管排间将增加部分蒸汽吹灰器。

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