空预器改造可行性研究报告.docx
《空预器改造可行性研究报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《空预器改造可行性研究报告.docx（13页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
空预器改造可行性研究报告
贵州鸭溪发电有限公司
#1、2炉空预器蓄热元件改造
可行性研究报告
一、项目提出的背景及改造的必要性：
（一）项目提出的背景；
贵州鸭溪发电有限公司#1、2炉所配两台回转式空气空预器为哈尔滨锅炉厂制造，型号为29-VI（T）-2080-SMR。
空预器热端换热元件为δ=0.5mm的碳钢，波形为FNC型，热端中间层换热元件为δ=0.5mm的考登钢，波形为FNC型，冷端为δ=0.8mmSPCC-SD（搪瓷），波形为DU3型。
1、目前存在的问题
1.1、实际运行煤质与设计煤质相差太大；
燃煤特性参数如下：
类别
项目
符号
单位
设计煤种
校核煤种
2009年平均值
2010年平均值
2011年平均值
燃
煤
成
分
全水分M（收到基）
Mar
%
8.0
10.00
7.34
8.236
7.62
空干基水分
Oar
%
2.25
2.75
0.95
0.866
0.91
收到基灰分
Aar
%
24.64
28.6
36.86
39.6
45.34
干燥无灰基挥发分
Mdaf
%
7.99
7.77
8.67
9.25
12.05
收到基低位发热量
Qnet.ar.p
kJ/kg
22816
19975
18.87
17.7
15.32
1.2、实际运行现状
现阶段空预器运行中烟侧压差非常高，达到1.5KPa以上，严重影响机组的安全运行，目前机组负荷仅能带180MW以下，引风机静叶全开，炉膛负压波动在+300～-200Pa之间，一次风侧风压波动达1.5～2.0KPa。
虽每个运行班均对空预器积灰进行吹扫，每次停运均进行蓄热元件高压清洗，但是运行一段时间后就发生堵塞且越来越严重。
（二）项目进行的必要性；
1、因燃用煤种严重偏离设计煤种，灰分和硫分急剧增加，同时由于空预器蓄热元件设计为高阻力的FNC波形，FNC波形具有高换热性能，但是其阻力特性也是很差的，长期运行容易造成蓄热片堵灰及破损的情况；
2、而一旦出现严重堵灰及破损现象，蓄热片的换热性能也将受很大影响，使一、二次热风温度降低，排烟温度升高，从而影响机组经济运行；
3、堵灰及破损严重时可引起烟风系统压力波动，甚至导致炉膛负压剧烈波动，使炉膛及风烟道产生周期性的交变应力，影响锅炉及风机设备的安全运行；
4、在空预器堵塞严重时，#1机组负荷仅能带170～180MW之间，严重影响机组负荷率；
5、在空预器堵塞严重时，运行中一、二次风、烟气压差增大，导致空预器漏风增加，同时引起风机出力不足，电耗增加，引起生产厂用电率升高。
（三）调查研究的主要依据、过程及结论；
1、通过对相关设备制造厂家和使用相同波形换热元件的厂家的调研，认为目前#1、2炉空预器热端及中温端元件所用的FNC波形不适合使用在燃煤机组上，特别是像我厂燃用高硫、高灰燃煤的机组。
除了哈锅其他的空预器制造厂家通常只将该波形用在烟气含灰量很少的燃油、燃气的锅炉上，而不会用在燃煤锅炉的空预器上以防换热元件发生严重的堵塞现象。
2、在检修、检查中发现，空预器中温端堵灰严重，而且中温端堵灰清理非常困难，在运行时通过常规吹灰手段几乎无法清理，使得空预器运行阻力得不到有效控制，同时因为堵灰造成换热面积的有效利用率降低，在元件盒边缘与转子隔仓板之间很容易形成烟气走廊，同时因其结构特点，气流在元件内部紊流很强，气流在元件内向四周发散，因而对转子隔板有较强的冲刷，运行时间稍长，将对转子的结构造成较严重损害。
3、排烟温度通常会比原设计值130℃高20多度，2011年3月#1炉在负荷率低于#2炉的前提下，排烟温度高28℃，严重影响了锅炉的热效率和机组运行的经济性。
4、由于煤质下滑，灰份由设计的24.64%上升到现在的45.34%，在原设计的基础上上升了84%，导致烟气中粉尘含量大幅增加，煤质的变化又引起烟气量及烟气流速的变化，这样携带大量粉尘的高流速烟气对热端蓄热片的磨损加剧，磨损量与烟气速度的n（n＞3）次方成正比；
5、煤质含硫量由设计的1.64%上升到3.0%左右，含硫量增加导致烟气露点温度的提高，蓄热元件的低温腐蚀及堵塞加剧，堵塞加剧导致流通截面减小，部分区域烟气流速增加，导致磨损加剧；
6、以下图片为2011年5月抽出的损坏的蓄热元件盒之一
7、结论
由于煤质的快速下滑对设备的磨损加剧，特别是针对仅有0.5mm厚的FNC波形蓄热片更难以承受。
鉴于#2炉空预器与#1炉具有相同特质，根据目前#1炉空预器蓄热元件损坏情况，以及锅炉的热效率和机组运行的经济性及安全性等方面的考虑，建议采取更换蓄热元件波形的方式对#1、2炉空预器蓄热元件进行改造。
（四）通过项目的实施需要解决哪些问题
通过此次空预器换热元件改造可达到以下目的：
1、重新优化选择换热元件的波形配置，解决热端和中温端换热元件堵灰的问题，降低空预器运行阻力，提高换热面积的有效利用率，使得空预器的阻力特性与换热特性更好的达到综合最优，实现空预器长周期运行综合经济性的提高；
2、新波形的元件应具有更高的压紧力和更好的强度，能适应我公司燃用高硫、高灰煤种的工况，提高换热元件的使用寿命；
3、提高换热元件的易清洗性，使得空预器具有更好的抗堵灰性能，减少因为堵灰造成的停机次数；
4、考虑锅炉脱硝对空预器的影响，减少重复对空预器改造投资。
二、方案论证：
（一）检修方案描述；
从空预器侧面开口，对称抽出空预器热端、中温端、冷端蓄热元件，更换好新波形的热端、中温端、冷端蓄热元件后，恢复所开的口子，进行下一组蓄热元件的抽换。
（二）检修后预期达到的效果；
1、预热器的阻力和排烟温度下降，热端和中温端换热元件堵灰的问题会得到解决；
2、可以消除因为换热元件堵灰造成的风机喘振和炉膛负压波动等影响锅炉安全运行的隐患，减少停机冲洗的次数；
3、送、引风机和一次风机功耗会有明显下降，机组运行的经济性会提高；
4、机组不会因为空预器堵塞影响机组限负荷运行；
5、新换热元件的使用寿命会有所增加。
6、锅炉脱硝改造时，不再对空预器进行改造。
（三）提出2～3个最适合的可选方案（或建议方案）；
改造方案一：
过渡方案
1、重新计算、优化热端元件波形配置，更换所有热端元件；
2、保留并清洗中温端及冷端换热元件；
3、对预热器进行常规检修。
改造方案二：
脱硝安装在脱硫设备后
1、重新计算、优化元件波形配置，更换所有热端、中温端及冷端换热元件；
2、对空预器进行常规检修。
改造方案三：
脱硝安装在省煤器后
1、考虑锅炉脱硝改造对空预器的影响，增加冷端蓄热片（镀搪瓷）高度；
2、重新计算、优化元件波形配置，蓄热片高度配置，更换所有热端、中温端及冷端换热元件；
3、改造空预器转子结构，割除上部四层格栅，改造下部格栅，增加三圈环向钢板，将每仓分为4个仓格，将空预器转子抽出方式由侧抽式改为垂直式；
4、对空预器进行彻底检修。
（四）现阶段空预器处理方案（临时处理方案）
1、空预器侧面开口，取出热端蓄热片元件盒并编号；
2、将热端蓄热片元件盒倒置进行高压水冲洗；
3、拣出蓄热片碎片；
4、对中间端及冷端蓄热片进行清洗；
5、按原编号原位装好元件盒并回复开口；
6、通风吹干蓄热片后机组启动。
经以上临时处理方案后可保证机组正常运行约3个月左右，时间长了将造成再次堵塞，锅炉效率及安全性将持续下降，空预器漏风及厂用电率将上升。
（五）是否需要停机停炉或结合机组大、小修等；
改造方案一：
单台机组施工工期约需15天左右；
改造方案二：
单台机组施工工期约需20天左右；
改造方案三：
单台机组施工工期约需30天左右；
（六）从技术、经济、效果等方面论证其实施可行性、合理性、存在问题和解决办法；
考虑到现有的热端蓄热元件已经损坏无法使用急需更换，热端和中温端原设计的波纹形式非常容易堵灰，已经严重影响到机组运行的安全性和经济性。
由于热端破损的蓄热元件小块已部分堵塞中温端及冷端蓄热元件，且中温端及冷端蓄热元件也有部分破损，为防止再次发生堵塞建议更换全部蓄热元件并按脱硝空预器设计改造。
经以上过渡处理方案后机组可正常运行约3个月左右，在此期间可进行设备的招投标及生产，生产结束后正值汛期，#1机组可停运进行临修，期间可完成空预器热端蓄热元件更换及空预器检修，约15天后机组便可启动发电。
#2机组也可利用临修期间完成改造。
由于更换空预器蓄热元件波形是以热效率换取通透性，在设计理论下，空预器均保持清洁的情况下，排烟温度将升高5℃左右，影响部分锅炉效率。
但机组运行一段时间后原设计波形组合的蓄热元件的将比新设计的蓄热元件积灰要多，积灰多又将影响传热效果并将导致空预器堵塞等问题，故综合及长期比较改造后排烟温度将降低，锅炉效率要提高。
（七）要求定量、准确地对其性能指标、投资费用、效益作出综合比较；
单台机组投资改造：
按照方案一实施：
改造投资约需180万左右；
按照方案二实施：
改造投资约需465万左右。
按照方案三实施：
改造投资约需910万左右。
通过改造可以得到的经济效益：
1、因为预热器阻力的下降，预计两台引风机、两台一次风机、两台送风机、一台增压风机的电流总共下降80A，各风机三相电压均为6KV，功率因数cosφ=0.85计，30万机组年利用小时数按5500，上网电价按0.32元/Kw·h计算。
年节约厂用电：
×6KV×50A×0.85×5500h=3882120Kw·h
增加电量利润：
3882120Kw·h×0.32元/Kw·h=124.2万元。
2、因为新换热元件不易堵灰，跟原来的FNC波形实际使用效果相比，换热面积的有效利用率得到提高，预计元件更换后的排烟温度跟目前的温度相比可以下降约10℃。
排烟温度每降低10℃可降低煤耗1.7g/kW·h，改造后空预器排烟温度实际可下降10℃。
按30万机组年发电量17.0亿kW·h计算，每年因排烟温度降低而节省的标煤量：
1.7g/kW·h×17×108kW·h÷106=2890吨
年节约燃煤成本：
2890吨×510元/吨=147.39万元（标煤价格按510元/吨）
3、原设计换热元件在现有煤质的实际使用寿命约为3年即需全部更换，更换的费用为465万左右，而新波形热端换热元件的使用寿命最低为5年全部更换，平均到每年的费用，使用新波形换热元件的成本可以下降465÷3－465÷5=62万元；
则一台锅炉空预器全部蓄热热元件改造每年带来的收益为：
124.2万元+147.39万元+62万元=333.59万元
一台锅炉空预器热端蓄热元件改造每年带来的收益为：
124.2万元+147.39万元=271.59万元
以上收益未考虑因空预器堵塞引起负荷变化影响的收益变化。
实施方案一的投资回报时间为：
180÷271.59×12=7.95个月；
实施方案二的投资回报时间为：
465÷333.59×12=16.7个月；
实施方案三的投资回报时间为：
910÷333.59×12=32.7个月；
（八）提出推荐的检修方案
推荐实施方案一：
考虑到脱硝时间不定，先以改变波形的方式更换热端蓄热元件，可缓解中温端及冷端蓄热元件的损坏，该方案投资收益高且检修时间短；在确定脱硝改造后，可在脱硝设备与锅炉接口期间完成脱硝空预器改造，不占用机组发电时间。
三、项目规模和主要内容：
（一）项目方案及内容综述（不超过40个字）；
对空预器热端蓄热元件以改变波形的方式进行更换，同时对空预器本体其它部分进行检修。
（二）工程计划开竣工时间；
在设备招标完成生产后#1机组在八月底可停运，九月中旬机组便可启动发电，改造时间约15天。
#2机组根据临修安排确定。
（三）项目范围；
工作范围：
1、空预器侧面开口并编号，取出原热端蓄热元件；
2、对空预器中温端及冷端蓄热元件进行高压清洗；
3、安装新的热端蓄热元件；
4、按侧面开口编号恢复各开口；
5、恢复保温拆除脚手架；
6、清理工作现场。
工作地点：
#1、2炉空预器12.6米层及0米层。
（四）项目的主要设备材料构成；
主要设备材料如下表：
（一台炉所需）
材料
规格
数量
备注
热端元件
新波形/1000mm/0.5mm
2台
72盒
（五）性能和有关参数及必要的图纸；
元件更换前后参数对比
更换前设计值
更换热端元件后
工况
实际常用煤种，300MW
元件规格
热端
FNC/0.5/1000
新波形/0.5/1100
中端
FNC/0.5/450
FNC/0.5/450
冷端
DU3/300/镀搪瓷
/750/镀搪瓷
流量
入口烟气流量
Kg/s
391
391
一次风出口至磨机流量
Kg/s
63.74
63.74
二次风出口流量
Kg/s
280
280
温度
温度
入口烟气温度
℃
421
421
入口一次风温度
℃
28
28
入口二次风温度
℃
20
20
出口烟气温度（漏风稀释后）
℃
136.7
140.3
出口烟气温度（漏风稀释前）
℃
144.1
147.9
一次风至磨机入口温度
℃
351
351
一次风出口温度
℃
391.4
388.6
二次风出口温度
℃
352.3
347.1
阻力
阻力
烟气侧阻力
KPa
1.409
1.385
一次风侧阻力
KPa
0.872
0.845
二次风侧阻力
KPa
1.186
1.163
热效率
热效率
烟气侧热效率
%
69.28
68.34
一次风侧热效率
%
92.47
91.74
二次风侧热效率
%
82.86
81.58
（六）环境保护措施、治理方案及对环境保护的评价。
该改造工程改造过程中不会对环境产生影响。
四、工程实施条件：
（一）工程项目有关征地、占地、施工临时用地、拆迁、赔偿等外部条件的落实情况；
该工程不涉及与土地有关的事项。
（二）设计、施工单位的选择
设计可有设备中标单位进行免费设计。
施工单位可有省内有资质的安装单位完成。
（三）工程施工周期；
工程施工时间：
可在15天内完成改造工作
五、投资估算表及设备、材料明细表：
（一台炉改造所需）
（一）投资估算表；
材料
规格
数量
估算价格（万元）
热端元件
/1000mm/0.5mm
72盒
161.00
转子改造所需支撑
结构钢
2台
3.00
蓄热元件清洗
5.00
安装费
2台
11.00
（二）设计费:
无
（三）调试费:
无
（四）施工费（其中含人工费、消耗性材料费等）:
11万元
（五）主要材料费用：
164万元
（六）工程总投资：
180万元
六、经济效益分析：
对于恢复系统和本单位综合生产能力与经济效益的计算分析，包括节能降损、提高效益、降低成本等。
空预器热端蓄热元件改造后，锅炉可正常出力，比改造前堵塞时至少可多带80MW以上负荷；，6KV风机电流可下降80A左右；空预器阻力下降后锅炉漏风可减少2%以上；锅炉平均排烟温度可下降10℃以上；可节约空预器检修及冲洗费用。
空预器热端蓄热元件改造后，消除了炉膛及风烟道较大的周期性交变应力，改善了锅炉周边的生产环境，使锅炉及附属设备的安全运行得到保证；
本次空预器热端蓄热元件改造可在15天左右完成，改造工期短，可在8个月内收回投资成本，投资收益高，且不占用机组发电时间。
建议立即进行#1、2炉空预器热端蓄热元件改造。
升级会员 