330MW燃煤机组烟气余热及水分一体化回收技术研究

摘要

为了实现经济的可持续发展，中国对燃煤机组提出了超低排放的要求。中国应用最广泛的湿法脱硫技术在脱除SO2的同时，增加了锅炉的水耗，由于脱硫塔出口的烟气湿度增大，烟气排入大气时引起了“石膏雨”和“白色烟羽”等环境问题。论文针对这一问题，采用冷凝法，通过研发新型氟塑料烟气冷却器，开展了烟气余热及水分一体化回收技术研究。
　　论文以天津国电津能热电厂的330MW燃煤供热机组为研究对象，开展了烟气余热及水分一体化回收技术方案研究，在对比该机组采用常规低温省煤器、低温省煤器联合暖风器、旁路烟道低温省煤器3种余热利用方案的热力性能和技术可行性的基础上，针对该机组提出了“分级布置、二次回收”的烟气余热及烟气水分一体化回收技术方案。
　　研制开发了适用于烟气余热及水分一体化回收的新型氟塑料烟气冷却器。通过实验，对比了DD防腐涂层、G3（搪瓷）防腐涂层和氟塑料换热管的耐酸腐蚀性能，确定了以具有良好耐腐蚀性能的氟塑料管为基础研发新型烟气冷却器;针对中试试验，设计、制造了氟塑料烟气冷却器，搭建了中试试验台，进行了氟塑料烟气冷却器的传热、阻力及冷凝脱水性能试验。试验结果表明:采用小管径、薄壁厚的氟塑料管可极大提高传热效率，氟塑料烟气冷却器在冷却原烟气时传热系数达到150～163W/(m2·℃)，冷凝净烟气时传热系数达到380～400W/(m2·℃);氟塑料烟气冷却器通过冷凝烟气可以实现烟气余热及水分的一体化回收，使烟气中的水分大量脱除。
　　对烟气余热及水分一体化回收系统的运行特性进行了研究。构建了烟气余热及水分一体化回收系统的仿真模型，模拟了一体化系统投入与退出对机组运行特性的影响以及机组投入一体化系统后的变负荷特性，结果表明，烟气余热利用及水分回收一体化系统的投入，对火电机组运行的稳定性影响较小，原机组的控制系统无需改造即可保证机组正常运行。对系统的热经济学分析表明，投入一体化回收系统后，机组主要部件的单位(炯)成本均有所下降，达到了节能的效果。
　　在天津国电津能热电厂进行了烟气余热及水分一体化回收工程示范。通过系统连续运行9个月的数据分析和系统投入前后的机组性能试验对比，系统累计回收烟气冷凝水量26400吨，节约脱硫系统用水77％;在330MW额定工况下可回收烟气中的水分6.4t/h，发电煤耗降低3.09g/(kW·h)，脱硫塔出口固体颗粒物浓度为8.08mg/Nm3，达到了超低排放10mg/Nm3的标准。系统在回收烟气余热和水分的同时，还具有一定的除尘功能，为燃煤锅炉颗粒物排放控制提供了新的路径。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 烟气余热利用研究现状

1．2．1 低温省煤器

1．2．2 热泵技术

1．2．3 有机朗肯循环

1．3 烟气水分回收研究现状

1．3．1 冷凝法脱水

1．3．2 膜法脱水

1．3．3 涂层脱水

1．4 本文主要研究内容

第2章 烟气余热及水分一体化回收技术方案研究

2．1 引言

2．2 机组概况

2．2．1 锅炉主要参数

2．2．2 汽轮机组主要参数

2．3 机组采用典型烟气余热利用系统的热力性能分析

2．3．1 常规低温省煤器余热利用系统

2．3．2 低温省煤器联合暖风器余热利用系统

2．3．3 旁路烟道低温省煤器余热利用系统

2．3．4 三种方案的热力性能比较

2．4 烟气余热及水分一体化回收方案

2．4．1 基本思想

2．4．2 方案设计

2．4．3 热力性能分析

2．5 本章小结

第3章 新型氟塑料烟气冷却器的研制及试验研究

3．1 引言

3．2 材料耐酸腐蚀性能实验

3．2．1 防腐涂层

3．2．2 氟塑料材质

3．3 氟塑料烟气冷却器设计

3．3．1 氟塑料烟气冷却器结构设计

3．3．2 传热计算

3．3．3 阻力计算

3．3．4 氟塑料烟气冷却器结构参数

3．4 试验系统

3．5 传热与阻力特性试验

3．5．1 冷却净烟气试验结果

3．5．2 冷却原烟气试验结果

3．6 氟塑料烟气冷却器的耐腐蚀测试

3．7 烟气冷凝收水试验

3．7．1 烟气冷凝脱水效果

3．7．2 烟气除尘效果

3．7．3 回收水分的成分分析

3．8 本章小结

第4章 烟气余热及水分一体化回收系统运行特性研究及热经济学分析

4．1 引言

4．2 运行特性仿真研究

4．2．1 一体化回收系统数学模型

4．2．2 额定负荷投入与退出一体化回收系统对机组运行特性的影响

4．2．3 投入一体化回收系统时机组的降负荷运行特性

4．3 一体化回收系统热经济学分析

4．3．1 热经济学建模

4．3．2 计算结果与分析

4．5 本章小结

第5章 烟气余热及水分一体化回收技术工程示范

5．1 引言

5．2 工程示范的方案设计与技术经济分析

5．2．1 设计目标

5．2．2 设计方案

5．2．3 系统设计参数

5．2．4 示范工程的技术经济分析

5．3 示范工程的运行效果与分析

5．3．1 烟气余热及水分回收能力

5．3．2 节能效果

5．3．3 节水效果

5．3．4 除尘效果

5．4 本章小结

6．1 结论

6．2 创新点

6．3 展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文及其它成果

攻读博士学位期间参加的科研工作

致谢

作者简介