【高温高压锅炉蒸汽参数】垃圾焚烧发电厂余热锅炉蒸汽参数的比较研究

 2019-01-26 15:38:05   |    930   |    循环流化床锅炉   |      
[导读]:本文(《垃圾焚烧发电厂余热锅炉蒸汽参数的比较研究》)由来自福建的合作伙伴投稿,并经由本站(循环流化床锅炉)结合主题:高温高压锅炉蒸汽参数,收集整理了众多资料而成。主要记述了余热锅炉,垃圾焚烧发电厂,过热器,水冷壁,金属腐蚀等方面的信息。相信从本文您一定可以获得自己所需要的!

垃圾焚烧发电厂锅炉蒸汽参数的选择直接影响到汽轮机的发电效率、焚烧厂的经济收益、焚烧电厂运营的稳定性和安全性。根据中国2座分别采用中参数和高参数垃圾焚烧发电厂的运行经验和数据,参考国外垃圾焚烧发电厂的实际运行数据,对采用这两种参数的余热锅炉在设备投资、经济效益和运营维护方面进行了比较研究。

【高温高压锅炉蒸汽参数】垃圾焚烧发电厂余热锅炉蒸汽参数的比较研究

垃圾焚烧发电厂余热锅炉主蒸汽参数的确定涉及很多方面因素,既要关注整个焚烧厂的经济效益,也要考虑到焚烧厂的运营稳定性和安全性。美国在20世纪90年代之前多数采用中温中压参数,此后为了满足某些工业用户对较高蒸汽参数的需求,着重采用中温次高压参数。日本的垃圾焚烧发电厂目前基本上都采用中温中压参数,正在尝试中温次高压参数。东南亚国家则基本上都采用中温中压参数。中国已建或在建的垃圾焚烧发电厂基本都采用中温中压参数,只有广州李坑垃圾焚烧厂等少数几家采用高参数余热锅炉(杭州锅炉厂制造),蒸汽参数为通常为 450℃、6.4MPa。

目前,余热锅炉主蒸汽参数主要有两种:中温中压参数(温度400℃、压力4.0MPa)(以下简称“中参数”)和中温次高压参数(温度450℃、压力6.4MPa)(以下简称“高参数”)。所以,为了切合实际地使用这两种参数余热锅炉,在此对其设备投资、经济效益和运营维护方面进行了比较研究。

设备投资比较

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锅炉材质选择

余热锅炉主蒸汽采用高参数需考虑以下方面:

a.由于提高了主蒸汽压力,锅炉受压面管道壁需要加厚,锅炉的质量会有一定的增加。

b.由于提高了主蒸汽温度50℃过热器受热面需要增加。

c.由于提高了过热器温度,高温过热器材质的防腐蚀等级需要提升,防止过热器高温腐蚀。

通常中参数余热锅炉高温过热器只需要采用低合金钢即可。如果余热锅炉髙温过热器采用高参数,为了防止腐蚀,宜采用奥氏体不锈钢(如TP310S)钢材。这种钢材价格一般为低合金钢的7倍左右;同时奥氏体不锈钢可焊性稍差,加工难度加大,制造成本提高。表1为两种参数的锅炉材质比较(以单台炉处理量750t/d、垃圾热值7120kJ/kg为例)。

设备投资

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设备投资

根据1.1及相应的管路系统,对两种参数的余热利用系统设备投资进行了测算,如表2所示。

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由表2可见,在垃圾热值和垃圾处理量相同的情况下(以处理能力4x750t/d、配4台余热锅炉、2台汽轮机的垃圾焚烧发电厂为例),高参数余热锅炉比中参数锅炉的造价提高约28%。由于高参数锅炉总质量的增加,引起管道、安装等其它费用也相应提高,,高参数余热锅炉余热利用系统的设备总投资比中参数的高3350万元。

发电效益比较

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理论计算

汽轮机热效率与进汽参数成正比,垃圾焚烧发电厂余热锅炉主蒸汽参数越高,发电效率越高。表3是高参数余热锅炉和中参数的发电效率比较数据(以单台炉日处理量750t、垃圾热值7120 kJ/kg为例)。

假定中参数余热锅炉效率和高参数的相同,均为82%。

假定中参数余热锅炉效率和高参数的相同,均为82%。

发电热耗=进汽量x(进汽焓-给水焓)/锅炉效率/额定负荷。

中参数发电热耗=83.9x(3219 -539)/82%/18 = 15234kJ/kW。

高参数发电热耗=76.5x(3300 -539)/82%/18 =14310kJ/kW。

若中参数锅炉的全厂发电效率按21%计算,采用高参数余热锅炉的全厂发电效率将提高1.27% (6.07%x21%)。

与中参数余热锅炉效率比较,高参数余热锅炉 效率可增加6%-7%的发电量。

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案例分析

为掌握两种参数条件下的实际发电量差异,对垃圾处理量相近的两座垃圾焚烧发电厂——A厂(中温次高压参数,规模2x520t/d)、B厂(中温中压参数,规模2x500t/d)进行调研,并取得了相关运营数据,详细情况见表4。

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表4数据表明,A厂的全厂发电效率比B厂提高1.27%。A厂的吨垃圾发电量(363kW•h/t)比B厂的吨垃圾发电量(287kW•h/t)高,主要是A厂的进炉垃圾热值(6229kJ/kg)远高于B厂(5241kJ/kg)。若B厂的进炉垃圾热值与A厂相同,则B厂的吨进炉垃圾发电量约341kW•h/t,A厂较B厂的吨进炉垃圾发电量增加6.46%,按中参数余热锅炉发电效率20%计算,得到A厂较B厂的全厂发电效率提高约1.3%。

综合分析,A厂与同容量的中参数垃圾焚烧发电厂相比,发电量增加约6.9%。

运营和维护比较

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锅炉腐蚀机理

垃圾焚烧过程中产生的烟气含有大量的氯化氢等腐蚀性气体和灰分,会对余热锅炉系统中的各换热部件产生严重腐蚀。如锅炉采用中温次高压参数,会使余热锅炉各受热面壁温升高,这样将进一步 加剧余热锅炉受热面的腐蚀,缩短设备的使用寿命,增加处理成本。因此,高参数余热锅炉的维护成本和运行风险比中参数的大。

垃圾焚烧发电厂受热面的腐蚀主要包括:过热器管、水冷壁管高温腐蚀和省煤器低温腐蚀等。图1为腐蚀与温度关系图。

【高温高压锅炉蒸汽参数】垃圾焚烧发电厂余热锅炉蒸汽参数的比较研究

由图1可见,腐蚀速度与受热面管子壁温有很大关系。在高温腐蚀区,管壁温度超过300℃后,腐蚀速度增加很快。国内外垃圾焚烧发电厂运行经验表明,余热锅炉容易发生严重腐蚀,导致受热面管子 损坏的区域有以下4处:

a.炉膛内耐火墙砖与光管过渡区域;

b.通道转弯处;

c.过热器区域;

d.省煤器尾部。

表5列出了中参数与高参数余热锅炉易发生 腐蚀区域的管壁温度。

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由表5可见,高参数余热锅炉在水冷壁和过热器的高温度比中参数余热锅炉分别高出了30℃和50℃,采用高参数余热锅炉将面临更严重的高温腐蚀;而省煤器低温区金属温度基本一致,两种参数的低温腐蚀情况大致相同。

炉膛内耐火墙砖与光管过渡区域、通道转弯处均属于水冷壁的高温腐蚀。实验证明,产生炉膛水冷壁高温腐蚀的条件:

a.水冷壁附近出现局部或间断性的还原性气体;

b.烟气成分中存在硫化物和氯化物;

c.水冷壁壁温满足腐蚀发生的条件。

研究表明,当燃料成分中含氯量≥0.35%时,腐蚀倾向将很高且FeCl2的熔点为282℃,并能显著挥发,使管壁直接暴露于烟气中,导致进一步腐蚀。而在炉膛内耐火墙砖与光管过渡区域、通道转弯处两个区域烟气温度均比较高(大于800℃),并且烟气转向和过渡段截面扩大造成的烟气涡流更 加强烈,导致管子的腐蚀速度进一步加剧。通过对国内A厂的调查发现,这两处水冷壁的局部腐蚀很严重,腐蚀情况大大超出设计预期:因水冷壁腐蚀泄漏,非计划停炉每炉各有2次,时间集中在2008年2-11月,腐蚀最严重的管壁厚只有1mm。具体情况见图2。

锅炉防腐措施

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锅炉防腐措施

目前,水冷壁的腐蚀区域解决方法主要有两种:

a.对易腐蚀部位用铬镍合金材料替代或焊接外衬保护;

b.对这些区域的水冷壁管外喷涂耐腐蚀材料。热器的防腐蚀问题,国际上比较通行的做法:采用性能更好的奥氏体不锈钢管TP310S,以保证锅炉运行的安全性和稳定性。

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运营维护成本比较

采用中参数的过热器只需使用20G或 15CrMoG材料,每6年须更换1次,20年运营期须更换3次;采用高参数的过热器如使用15CrMoG或TP310s材料,也考虑6年须更换1次,20年运营期须更换3次。

水冷壁均采用20G材料,但采用中参数的水冷壁每6年更换1次,20年运营期须更换3次;采用高参数的水冷壁每3年更换1次,20年运营期须更换6次。

较中参数设备而言,高参数设备运行20年更换受热面材料费和维护费增加约7480万元,年均维护费增加约374万元,见表6。

【高温高压锅炉蒸汽参数】垃圾焚烧发电厂余热锅炉蒸汽参数的比较研究

通过对A厂的调査发现,其余热锅炉高温过热器材料采用15CrMoG,在过热器设计时考虑每年更换,实际从2005年11月运行至今未换,这与通常腐蚀理论分析的结果相差很大,对高温过热器材质的选取和腐蚀情况有待深人跟踪调査、研究。

中温次高压参数锅炉因为受热面壁温提高导致腐蚀加剧,因此在设备运营和维护方面的费用肯定会有所增加。然而,锅炉的运行情况十分复杂, 垃圾的热值、成分、受热面的积灰、锅炉的型式等都会对其有影响,因此对运营维护费用只能通过粗略的估算。一般而言,高参数余热锅炉20年运营维护费比中参数余热锅炉高2 ~3倍。

综合效益评价

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估算分析

综上所述,垃圾焚烧发电厂余热发电蒸汽参数的选择涉及投资、运行和维护等因素,需要综合考量、评价,其综合经济效益比较分析见表7(以处理 能力4x750t/d、垃圾热值7120 kJ/kg的垃圾焚烧发电厂为例)。

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由表7可见,高参数余热发电比中参数每年增加净收益约271万元,20年运营期内高参数余热发电比中参数增加总净收益(静态)5420万元。

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国外案例分析

对美国两个分别采用高参数和中参数的垃圾焚烧发电厂的运行数据进行了研究分析。G厂、W厂分别于1984年、1989年投入商业运营。G厂为2x250 t/d焚烧线配置,蒸汽参数为399℃、4.4MPa;W厂为3x750 t/d焚烧线配置,蒸汽参数为 440℃、6.2MPa。两厂实际运行的发电量、运营维护等相关数据见表8、表9。

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表8表明,采用中参数设备使用率比高参数平均高5%,检修时间减少50%。计算中参数设备每小时实际平均处理量与额定负荷的比值为1.08,高参数为0.92,前者比后者高17.4%。数据表明,选用高参数余热锅炉后,焚烧锅炉的实际负荷低于设计值,主要由采用高参数后检修时间增加引起的。 同时,处理负荷降低减少了垃圾补贴收入,会部分抵消发电收入的增加。

中参数的自用电率比高参数平均高2.5%。在垃圾低位热值基本相同的情况下,中参数每吨垃圾发电量、上网电量分别为587kW•h/t、500kW•h/t,高参数分别为663kW•h/t,580kW•h/t,高参数比中参数分别高12.9%、16%。

表9数据表明,在焚烧每吨垃圾费用方面,中参数的每吨垃圾锅炉成本和运行成本分别为8.01美元、7.01美元,高参数的分别为9.38美元、5.57美元。中参数在每吨投资方面明显低于高参数,在运行成本方面反而高于高参数,这是因为前者的处理规模小于后者。

结论

在技术工艺的可靠性方面,高参数锅炉受热面腐蚀较严重,维护维修、系统材质要求高;非计划停炉概率增加,焚烧厂年运行8000h不一定能保证, 风险较高。

在中国国内工程的适应性方面,目前采用高参数的垃圾焚烧发电厂很少,国外同类工程实例的垃圾热值均在8360kJ/kg以上。中国还没有实行垃圾分拣制度,国内垃圾热值普遍偏低,垃圾焚烧炉高参数技术的效率优势不能得到充分体现,会使蒸汽高参数带来的收益(主要是运行初期)低于预期。

在系统的经济性方面,中温、次高压比中温、中压发电效率将增加6%,但考虑投资、维修、运行时间和管理团队等因素,实际财务效益不能完全确定。

本文来源:黑龙江电力

原文标题:垃圾焚烧发电厂余热锅炉蒸汽参数的比较研究

原文作者:陈善平,秦峰,孙向军,彭小军,刘开成,周洪权,朱加龙

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相关问答

问:130吨高温高压蒸汽锅炉小时补水量是多少?

答:理论上讲,补水量=蒸发量。但是在实际运行中,要有排污,所以增加了补水量>蒸发量。但是,排污量不能大于5%。如果在正常运行时,130吨锅炉满负荷运行,不考虑排污,补水量就是130吨。

问:260吨高温高压蒸汽锅炉多少钱一台

答:260吨高温高压蒸汽锅炉属于散装大型循环流化床锅炉,像260吨流化床蒸汽锅炉这种一般燃料是劣质煤炭,而且260吨蒸汽锅炉报价不是一成不变的,根据价格的话根据厂家,型号以及设计效率的不同,价格浮动也很大。购买设备最忌受价格诱惑,选择最低价格的产品,应选择性价比比较高的厂家和设备。
高温高压流化床蒸汽锅炉参考资料:http://www.zzzgrq.com/LHCGL/109.html

问:次高温次高压锅炉的参数范围是多少?

答:序号 项目名称 单位 次高压次高温 次高压中温
1 过热蒸汽压力 MPa 5.3
2 过热蒸汽温度 ℃ 485 450
3 过热蒸汽焓值 Kj/kg 3394.1 3311.3
4 给水温度 ℃ 150
5 热效率 % 85
蒸汽参数不同,各受热面吸热份额也不同,受热面布置和选材差别大
是指蒸汽出参数的不同,中温中压是3.8MPa/450度,高温高压是9.8MPa/540度,次高温次高压介于两者之间。

问:高温高压锅炉主蒸汽98/540出口阀门选用什么型号的

答:需要给水的锅炉才会使用电动阀。 电动阀简单地说就是用电动执行器控制阀门,从而实现阀门的开和关。其可分为上下两部分,上半部分为电动执行器,下半部分为阀门。也可叫空调阀。 电动阀是自控阀门中的高端产品,它不仅可以实现开关作用,调节型...

问:高压蒸汽锅炉

答:蒸气锅炉的形式太多,就举一个普通的快装4吨蒸气锅炉说说。水在锅筒中受热变成蒸气,火在炉膛中发出热量,就是蒸气锅炉的原理。
说锅炉先说“锅”。这种锅炉是带水冷璧的锅筒式锅炉,锅筒内左右分区安排两个回程的烟火管,在锅筒前部的前烟箱折返。锅筒和下连箱之间,有下降管和水冷璧管,构成燃烧室的框架。锅筒上部有汽水分离器,以减少水蒸气带出的水。锅体受热面是锅筒的下部,水冷璧管和烟火管。
燃烧部分由链条炉排和驱动装置,加上锅体架在炉排框架上构成的燃烧室组成。四周围护耐火材料。。燃煤由煤斗进入,有煤闸板控制煤层厚度同时密封前部空气。
燃烧室下部是鼓风进入的地方,这种锅炉阻力较大,需要强制鼓风。
燃烬的煤渣,在炉排后部经“鹰嘴铁”排出,由出渣机送出炉外。
烟气从锅炉后部,由锅筒的一回程烟管前行,由二回程烟管返回后部,再进入除尘器分离灰烬,然后经过引风机由烟囱排出。
引风机不仅是排出烟气,也是锅炉的负压运行必需的。
蒸气锅炉是压力容器,安全装置是必要的。
锅炉必备水位计,压力表、安全阀、温度计,还有在压力下能够补水的电动上水泵,和在断电时也能使用的蒸气泵。
锅炉用水必须软化,还有水处理设备。

用户评论

来自[蛟河]的客户:2019-02-25 10:52:03
发货非常及时,第2天上午就送到了,安装师傅认真仔细,安装到位,特意用了几天再来评价,使用效果非常好。

来自[石河子]的客户:2019-02-24 10:08:17
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来自[邛崃]的客户:2019-02-22 09:24:12
锅炉已经安装好了,开始烧了,真的很省煤,客户经理很好,有问必答,如宣传的一样好

来自[宜宾]的客户:2019-02-14 23:48:58
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来自[庄河]的客户:2019-02-06 17:28:29
不错 !

来自[汉川]的客户:2019-02-01 22:34:31
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来自[枣庄]的客户:2019-02-01 20:53:32
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来自[韶关]的客户:2019-01-30 20:33:56
不错的卖家,发货很快的说!

来自[资阳]的客户:2019-01-28 21:11:01
用着很好,操作省事,还省煤。 挺好。

来自[潜江]的客户:2019-01-28 17:42:27
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来自[华阴]的客户:2019-01-27 15:16:02
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来自[钦州]的客户:2019-01-26 21:20:06
看到卖家有锅炉证才决定买的,装好后用起来确实不错,谢谢卖家!

来自[新民]的客户:2019-01-26 21:03:40
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来自[邓州]的客户:2019-01-26 18:20:43
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来自[兴宁]的客户:2019-01-26 16:23:57
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