化工装置余热发电技术

化工装置余热发电技术（共4篇）

化工装置余热发电技术 篇1

摘要：文章对采用烟气-水形式烟气换热器的300MW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：300MW,火力发电机组,烟气余热回收

1 概述

锅炉排烟热损失是锅炉各项热损失中最大的一项热损失, 由锅炉热力计算可知, 排烟温度每上升20℃, 锅炉就要损失约1%的热效率。燃用褐煤的机组锅炉设计排烟温度一般都比较高, 通常都要达到了140℃左右, 但在实际运行中往往高达160℃以上, 如果能使锅炉的排烟温度降低40℃, 则锅炉效率就可以提高2%左右, 换算成机组的总效率则能提高约0.8~0.9%。

国内常规设计燃烧烟煤锅炉的排烟温度~125℃, 燃用褐煤的锅炉~140℃, 锅炉排烟温度较高的原因主要是:若排烟温度低, 会引起尾部受热面的低温腐蚀及堵湿灰;锅炉尾部受热面传热温差减小, 传递同样的热量, 需要较多的受热面积, 锅炉金属耗量增大, 锅炉通风阻力及风机电耗也随之增加, 锅炉外形尺寸也要增大, 布置上也会带来一定的困难。合理的排烟温度, 是根据排烟热损失和受热面金属消耗费用, 通过技术经济比较而确定的。为了避免空预器冷端酸腐蚀及堵湿灰, 冷端的金属壁面温度必须高于排烟酸露点温度并留有一定预量。

本研究主要对采用烟气-水形式烟气换热器的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。研究的机组形式为300MW等级供热机组。

2 烟气余热回收装置系统设计

2.1 吸热介质的确定

对于300MW等级的供热机组, 由于有热网水对外供热, 采用烟气换热器有优势。因供热电厂的热网回水温度一般设定为70℃, 冬季采暖期可以将其引至烟气换热器换热后回收热量, 对外供热。但需要注意的主要是热网水的水质问题。

而夏季时吸热介质可采用汽机凝结水。按汽机厂热平衡, 夏季TRL工况, 一般7号低加凝结水进出口温度为63℃和87℃。可以与主机厂配合, 自7号低加入口引出部分凝结水, 至锅炉侧烟气换热器中, 与烟气换热升温后, 再汇入7号低加出口凝结水主路, 以回收烟气热量。

2.2 系统设计

设置单级烟气换热器, 烟气换热器安装于引风机后。

以某亚临界300MW供热机组为例, 该机组的运行参数为:

水侧:自汽机侧至锅炉侧设有烟气冷却水管道环形母管, 母管中汽机侧设有烟气水-水换热器, 锅炉侧设有烟气冷却水泵, 用以克服烟气换热器及冷却水管道的阻力。冬季切除汽机侧烟气水-水换热器, 打开与热网水管相连阀门, 冷却水管成为开式水系统, 自热网循环水泵出口母管引出部分热网回水进入烟气冷却水管道中, 温度为70℃, 经烟气冷却水泵升压后至烟气换热器, 加热后至101℃, 再打入热网循环水供水母管。

夏季关掉与热网循环水管道连接的支路上的阀门后, 再接通烟气水-水换热器, 烟气冷却水系统成为闭式水系统。凝结水作为烟气换热器的冷却介质, 与烟气冷却水进行二次换热。8号低加出口引出部分凝结水, 温度为63℃, 至烟气水-水换热器, 与烟气冷却水换热后升温至89℃, 经泵升压后汇入7号低加出口凝结水母中。烟气冷却水被凝结水冷却后温度降至73℃, 经烟气冷却水泵升压后进入烟气换热器加热至101℃, 再进入烟气水-水换热器被冷却。夏季同时还有溴化锂热水制冷负荷, 进水温度75℃, 回水温度90℃。值得注意的是此负荷在类似印度等炎热地区非常大。

烟气侧:烟气侧进口温度138℃, 出口温度100℃。

3 烟气余热回收装置的经济技术分析

采用年费用法, 分析采用烟气余热回收装置的初投资、年运行费等, 对加装烟气余热回收装置的经济性作出总和评价, 决定是否采用烟气余热回收装置。

3.1 经济效益分析

3.1.1 节煤分析

在机组冬季供热期间, 在供热采暖负荷达到机组原有最大采暖供热能力前回收的烟气余热可减少机组的采暖抽气, 达到节煤目的, 根据供热计算, 采暖期2台机组可节约标煤5837t。

在机组非采暖期, 烟气余热回收至凝结水系统, 可减少7段抽气, 按非采暖期平均工况计算, 非采暖期两台机组可节约标煤3674t。

全年运行, 采用烟气换热器2台机组全年共节约标煤9511t。

3.1.2 节水分析

设置烟气换热器, 可将烟气温度从~137℃减至~100℃进入烟气脱硫塔, 比烟气直接以~137℃进入脱硫塔节省大量脱硫塔喷水量, 经计算, 采用烟气换热器后2台机组每年可节约水量~27.5万吨。

3.1.3 减排分析

燃煤电厂主要排放污染物为CO2和SO2, 按每年两台机组节约标煤耗量11790t, 可减少CO24500t, 可减少SO250t, 具有很好的社会效益和经济效益。

3.2 设置烟气余热回收装置的经济比较

设置烟气余热回收装置初步的经济技术比较见下表 (两台机组) :

4 结束语

上述论述和对比可知, 设置烟气余热回收装置可合理回收烟气中的余热, 大量降低发电机组能耗, 虽然增加了初投资, 但2台机组每年节水约27.5万吨、节标煤9511吨、多供热269431 GJ/a、减排CO2约4500t、减排SO2约50t, 烟气换热器设备初投资约2年即可收回, 具有很大的社会效益和经济效益。

烟气换热器的设置, 在高排烟温度和低的酸露点温度的条件下, 具有很大的经济效益, 尤其对于有供热或制冷负荷的电厂。其应用方式和吸热介质的选取有很大的灵活性, 关键在于对系统与换热参数的精确的分析。

余热发电SP炉振打装置的改造 篇2

1 振打装置介绍

SP炉为立式锅炉, 锅炉管束由Φ42×3.5及Φ38×3.5管子制成, 由活动撑架悬吊在支撑梁下面, 在撑架下方安置振打杆, 振打轴以2~3r/min的速度旋转, 带动振打锤顺序落下打击。每排管束每分钟被振打2~3次, 起到及时振落管束积灰、保证传热效果的作用 (见图1) 。

2 出现的问题

1) 振打锤头尾两处的销轴磨损大, 均为配合部位磨损 (见图2) , 其余部位完好, 但必须更换才能恢复振打效果, 工作量大, 材料浪费严重。

2) 传力短轴轴头部位长期被振打产生变形后, 难以从支撑套内抽出, 无法更换, 导致振打失效。更换传力短轴时操作程序复杂, 必须使用电焊及气割工具, 工作效率低, 不安全因素多。

3) 传力短轴的支撑套和筋板经常被打变形脱落, 造成振打失效和锅炉漏风。

3 改造处理措施

1) 在可拆式振打锤座与连杆的连接部位增加两盘滚动轴承, 并设置加油孔保证轴承润滑 (见图3) 。振打锤座与连杆的连接销轴采用定位片定位, 不让销轴随连杆转动, 减少磨损点。

2) 振打锤与连杆之间采用焊接方式连接。

3) 针对传力短轴的问题, 将支撑套改为可拆卸的法兰连接, 即将支撑套和可拆法兰焊接在一起 (见图4) 。更换时只需把可拆法兰拆出, 传力短轴即可随法兰一起拆出, 更换一套传力短轴和支撑套只需几分钟即可完成。

4 改造效果

改造后, 振打锤装置中只有轴承位置一个转动点, 其他部分如可拆式振打锤座、连杆、销轴和锤头等部件都相对不转动, 不容易发生磨损。振打传力短轴更换方便, 不需要使用气割及电焊设备, 可在开机时更换。连杆和锤头等部件可使用磨损更换下来的废旧件修复改造后回收使用, 避免了材料的浪费。锤头部位如有磨损, 可拆下后堆焊修复打击磨损部位后再重复使用。

化工装置余热发电技术 篇3

当前, 我国已成为世界上最大的能源消耗国, 但在能源利用率方面与西方发达国家相比, 差距较大。特别是对于200℃以下的超低温工业余热的利用和开发仍是空白。如何有效回收高温热水、低温烟气等工业过程中排放的废弃热能, 提高能源的整体利用效率, 是当今世界节能环保产业研究的热门课题之一。

七一二所研制的超低温余热回收发电装置, 其工作过程就如同家用冰箱制冷的逆循环。它以一种低沸点的有机物作为媒介, 将工业过程排放出的各种高温热水、热汽及低温烟气等低品位热源, 通过循环转化, 变为高温高压的气态物质, 驱动汽轮机使电机发电, 连续不断对外输出高品质电能, 从而降低环境污染。该装置可广泛应用于水泥、玻璃、陶瓷等高耗能企业的余热回收利用, 能有效针对70℃以上热水或100℃以上烟气等工业余热进行发电, 具有热电转化效率高、自动化程度高、占地面积小、维护成本低等优点。

有专家指出, 如果把全国的工业余热、废热回收起来, 每年产生的电量相当于几个“三峡工程发电”。

目前, 七一二所围绕大功率超低温余热回收发电装置已申报4项发明专利, 完成4项软件著作权登记。

(科技日报)

本篇文章来源于科技网

化工装置余热发电技术 篇4

关键词：电调装置,透平发电机组,改进

1 前言

余热电站发电机组的主要任务就是稳定低压蒸汽管网压力,并在满足工厂其他用汽单位生产需要的前提下,将多余的蒸汽发电。因此发电机组需根据低压蒸汽管网压力的波动随时调节机组的蒸汽进汽量,以保证低压蒸汽管网压力的稳定。

为了实现这个目的,发电机组在安装调试时选用了一套由杭州汽轮机厂和浙江大学灵峰科技开发公司共同研制的K-M/3型压力智能电调装置。经过我们长期使用和不断的改进,其安全性、可靠性、灵敏度等多项指标均达到了设计的要求,取得了满意的使用效果。

2 调压原理

透平发电机组调节低压蒸汽管网压力的原理如图1所示。

低压蒸汽管网压力经压力变送器将压力信号转变为4～20mADC电流信号送入K-M/3型电调装置,经内部运算处理后驱动KOD调速电机正向或反向转动,调节发电机组润滑油系统中二次油的压力,使错油门滑阀产生向上或向下的运动,并通过杠杆系统上下移动来操纵调节汽阀,达到增加或减少发电机组入口蒸汽流量的作用,进而实现调节低压蒸汽管网压力的目的。

3 K-M/3型压力电调装置的工作原理

3.1 概述

K-M/3型压力智能电调装置以ST9000型智能调节器为核心,它是具有多种调节功能的微机化调节装置,无需编程即可对各种对象进行有效地控制,操作方便、简单、可靠。

3.2 主要技术指标

压力测量范围:0～1.6Mpa

输入信号种类:0～10mADC、4～20mADC

输出信号种类:继电器输出、4～20mADC输出

动作灵敏度:0.01Mpa

上、下限报警设定范围:0～100%

工作电压:380VAC(三相)

3.3 K-M/3型压力电调装置的结构和功能

3.3.1 表盘部分

表盘面板如图2所示

3.3.2 参数设置

利用ST9000面板上的功能键可以方便的实现对所有参数的设置和浏览,参数显示状态及流程如图3所示。

由于我们选用的是继电器输出,因此参数PC、DB和T的设定直接影响到ST9000的控制效果,参数对继电器1J、3J动作时间的控制见表1。

当PC=DB时,表1中第4、5项动作状态不存在,仪表动作与常规DF电机伺服放大器的动作一致;当PC>DB时,由于阀位偏差逐渐减小,越接近死区,减小速度越慢,从而显著地提高了阀位控制精度,使系统的控制精度得到极大提高。

3.4 K-M/3型压力电调装置的工作原理

K-M/3型压力电调装置的电路原理如图4所示。

当机组成功并网后,电专业送来一个接点信号使K8闭合,使用K-M/3须进行以下操作:

(1)确认仪表所有参数是否正确

(2)闭合K-M/3上的总控制电源空气开关K7

(3)闭合分电源开关DZ

(4)实验开关K6拨到运行位(断开状态)

此时K-M/3的使用根据具体情况又可分为手动调节和自动调节两个部分。

3.4.1 手动调节

当蒸汽管网压力高于设定值时,在室内按下K1按钮,2J得电使1J动作,KOD电机正向转动,发电机入口蒸汽流量增加,管网压力下降。

当蒸汽管网压力低于设定值时,在室内按下K2按钮,4J得电使3J动作,KOD电机反向转动,发电机入口蒸汽流量减少,管网压力下降。同时2J和4J相互自锁,以避免1J和3J在任一时间同时动作,从而保护KOD电机。

3.4.2 自动调节

在现场按下K-M/3上的投入按钮K3,使K-M/3的内部继电器5J得电,一组常开触点(5、6)闭合实现自锁,另一组常开触点(2、3)闭合,从而接通ST9000的继电器输出回路。再将ST9000上的A/M键按下,使AUTO灯常亮,ST9000就处于自动工作状态。此时ST9000将根据预先设置的蒸汽压力值自动控制其内部继电器动作,分别控制KOD电机的正反转,从而实现蒸汽管网压力的自动调节。

按下按钮K4或K5,继电器5J失电,一组闭合触点(5、6)断开,自锁解除;另一组闭合触点(2、3)断开,切断ST9000的继电器输出回路,K-M/3就又回到了手动工作状态。

4 K-M/3型电调装置在使用过程中存在的问题

4.1 蒸汽压力变送器选型落后

电调装置自带一块电Ⅱ型压力变送器,而我厂仪表均为电Ⅲ型,供电及输出信号类型都与它不相同,因而在使用过程中给日常维护、检查带来很大不便。

4.2 继电器接触不良

电调装置自带了五个JTX型继电器来实现自动控制。由于蒸汽管网压力经常波动,使得其中1J、2J、3J、4J处于经常动作的状态,长期工作容易造成触点接触不良。该继电器还是插件式安装,长期工作也容易造成插足与插座接触不良,这些都会影响电调装置的正常运行。

4.3 室内无投入按钮

操作人员必须到现场才能将K-M/3投入自动运行,从而给操作带来不便。

4.4 自动调节无限位措施

当电调装置自动工作时,有时由于蒸汽管网压力单向变化或蒸汽管网负荷的突然变化,使得电调装置的自动调节长时间单向动作,这样容易造成汽轮机调节汽阀全开或全关,而汽轮机只有在最大蒸汽负荷(70T/H)的1/3～2/3之中运行才最稳定和安全,因此必须采取有效措施来防止调节汽阀动作到极限位置,保护机组的安全。

4.5 工作环境的影响

电调装置安装在汽轮机旁,工作环境恶劣。特别是在夏天,环境温度很高。经测量,仪表盘内温度最高曾达到42度以上,这会加速电子元器件的老化,容易出现各种隐性故障,影响其正常运行,也给我们的日常维护带来压力。

5 解决方案与实施

针对使用过程中出现的各种问题,我们分别对其进行了改造。

5.1 针对“蒸汽压力变送器选型落后”的改进措施

我们将原压力变送器更换为一台横河系列YA43S型压力变送器,利用一组备用电缆将操作室内的24VDC电源引入压力变送器,将压力变送器的输出信号接入K-M/3中,并在ST9000参数设置中作了相应的修改,将参数设置中的第11项“输入类型”由0～10mADC输入改为4～20mADC输入,从而解决了这一问题。

5.2 针对“继电器接触不良”的改进措施

将原M/3中直接控制KOD电机的小型通用继电器1J、3J拆除,用两个交流接触器替代(型号为CJ20-16),很好的解决了这一问题。

5.3 针对“室内无投入按钮”的改进措施

我们仔细研究了设备带来的电路图,最后决定对K-M/3内部的线路做一下修改,就满足了工艺的要求,具体修改如图5所示。

原K5使用一对常开触点串入按钮K4和按钮K2之中,来实现退出功能。现在我们只要将K5的一对常闭触点一端不变和K2相连,另一端直接并到电源母线上,就可以实现投入功能了。

改进后,当需要将K-M/3投入自动运行时,直接在操作室内按下K5,5J动作,K-M/3就实现自动运行。如需手动操作,在操作室内按下K1或K2任一按钮,使5J失电,将ST9000的继电器输出回路切除,就可实现手动控制。

5.4 针对“自动调节无限位措施”的改进措施

在操作室安装一个欧姆龙继电器6J(型号为MY2,线圈电源24VDC),将其中一对常闭触点串入K1至K2短接线中,如图6所示。

在余热电站自控系统西门子S7-400PLC中对发电机入口蒸汽流量做上、下限报警及输出接点组态。当蒸汽流量高于上限设定值(设置为55T/H)或低于下限设定值(设置为20T/H)时,上位机发出声光报警,提醒操作人员注意;同时下位机输出开关量卡件触点动作,欧姆龙继电器6J的线圈得电,常闭接点断开,使K-M/3中的5J失电,达到切除电调装置自动控制的作用,使其从自动控制变为人工手动控制,从而保护了机组的安全。

5.5 针对“工作环境的影响”的改进措施

我们在现场仪表控制柜顶部安装了一台排气扇,加强仪表盘内的空气和外部空气交换,并请热电车间在靠近仪表盘的蒸汽电动阀旁安装了一块2×1.5m的热辐射阻挡隔热板,有效阻挡从蒸汽管线辐射来的热量,使仪表的工作环境得到了较大的改进。经测量,仪表盘内温度由改造前的最高42度降低为34度左右,效果十分明显。

6 改进后的效果

通过以上的改进,并经过长期的跟踪观察,K-M/3型电调装置工作的可靠性、稳定性都得到了加强,故障率大幅下降,得到了热电车间的好评。

7 结束语