余热锅炉管道设计浅析

余热锅炉管道设计浅析
网络流量监测摘要:余热锅炉是催化裂化工艺的重要组成部分,承担着回收再生烟气剩余热量、产出饱和或过热蒸汽的重要任务,其安全、高效运行对于催化生产装置至关重要。余热锅炉自燃事故是指前端再生或燃料燃烧不完全,可燃物随烟气进入余锅炉并在尾部烟道不断积聚,当氧含量、温度均达到燃烧条件后,引起可燃物二次燃烧着火,二次燃烧会使得余热锅炉管道内蒸汽和外排烟气温度急剧上升、烟道阻力增大及从烟道门孔引风轴封或不严密处向外冒烟和火星、烟囱冒黑烟等一系列问题,严重时甚至引起锅炉主体结构坍塌和人员伤亡等恶性事故。基于此,本篇文章对余热锅炉管道设计进行研究,以供参考。
关键词:余热锅炉;管道设计;策略分析
引言
中国的能源结构决定了以煤电为主的电力系统总格局。截至2020年底,中国电力总装机超过21亿kW,其中煤电占比51.2%。2020年9月22日,我国在第75届联合国大会上郑重承诺,中国确保2030年前实现“碳达峰”,力争2060年前实现“碳中和”。在未来很长一段时间中,煤
电将继续发挥保障中国能源安全主力军的角。提升煤电机组效率、节能减排是我国燃煤机组可持续性发展的重要任务。对于火力发电机组来说,锅炉排烟热损失占锅炉总热损失的60%以上,采用高效烟气余热利用技术来降低锅炉排烟温度、减少排烟损失是火力发电机组节能减排的一项重要措施。目前国内火力发电机组常采用的烟气余热利用手段有低温省煤器、低温省煤器联合暖风器、空预器旁路联合暖风器(机炉深度耦合)系统等。行业内普遍认为机炉深度耦合系统是其中节能效果最为明显、能量品位利用最高的余热利用方案。该方案通过旁路空气预热器入口处部分烟气进入空预器旁路烟道,在旁路烟道中布置烟气-低温给水换热器和烟气-低温凝结水换热器,将热量梯级利用传递给高压的给水和低压的凝结水,同时在尾部烟道上布置烟气-热媒水换热器来加热热媒水,再将热媒水中的热量传递给低温凝结水及空预器入口一次风、二次风。截至目前,我国已投运的1000MW二次再热锅炉大多采用机炉深度耦合系统,该系统已逐渐成为大容量、高参数机组锅炉的标配设计。
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服务器监测1余热锅炉的工作原理(卧式)
分度机构MTO余热锅炉热源全部来自CO焚烧炉燃烧高温烟气所产生的。1280℃高温烟气分别经过
锅炉前置蒸发段,二级过热器、一级过热器、蒸发段、二级省煤段和一级省煤段,最终从烟囱排放至大气中,排烟温度降至约为220℃。余热锅炉的除氧水给水依次经过一级省煤段和二级省煤段,除氧水通过炉管管壁的热传导效应,换热后的除氧水温度接近所处生产环境的饱和温度后进入汽包。进入汽包的饱和水从汽包底部的下降管进入到蒸发段,来吸收烟气显热开始发生蒸汽。通常情况下,在蒸发段内的是汽水混合物。吸收热量后的汽水混合物离开蒸发段后进入汽包,经过汽包顶部的中压汽水分离器。通过汽水分离器的离心旋流作用,水相返回汽包继续吸收热量产汽,而饱和蒸汽从汽包上部依次进入前置蒸发段、一级过热器和二级过热器,最终产生满足工艺要求的中压过热蒸汽,送至外管网供下游用户使用。为控制所供蒸汽的过热温度,在一级过热器和二级过热器之间设置了喷水减温器利于除氧水对过热蒸汽进行冷以满足管网中压蒸汽温度的要求。
2锅炉风烟耦合余热利用方案的工作原理
1)设置锅炉热二次风再循环系统,在再循环热风管道上设置热风气水换热装置;2)再循环管道中的空气经过热风气水换热装置冷却后,进入送风机入口的冷二次风道,一起经过空气预热器的加热,再进入热二次风再循环管道,如此循环;3)热风气水换热装置将热二次风再循环系统中的热量夏季通过凝结水系统带至机组回热系统,冬季用来加水。
3余热锅炉管道设计分析
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3.1主蒸汽管道
过热蒸汽的含水量低,当管道内温度略微降低时,不会像饱和蒸汽一样产生大量凝结水。但是在余热锅炉刚开车时,蒸汽管道温度比较低,初期产生的蒸汽一般用作暖管,此时会产生一定量的冷凝水,所以在过热蒸汽主管的最低点需要设置导淋管,排出冷凝水。当过热蒸汽管道内产生水锤现象时,如不能及时排出,过热蒸汽携带冷凝水冲击管道内壁和阀门。在持续的冲刷下,使管道壁厚变薄,阀门寿命降低,同时产生巨大的嘶嘶声。为了防止水锤的影响,可以考虑在适当位置增加导淋。汽包蒸汽管口与蒸汽管道采用焊接连接。汽包顶部管口的竖向位移及水平位移较大,为了减小应力对管道的影响,不能与弯头直接连接,要留一定的直管段吸收部分应力,并在最高点设置放空阀。蒸汽管道在布置时应避免产生袋型,如无法避免,低点必须设置导淋,高点必须设置放空,并防止雨水侵入放空管。
3.3主蒸汽管道PCV阀控制系统
(1)针对气源品质无法保障且供气压力无法根据实际需要进行调整的问题:在气源管路手动门后,控制柜电磁阀前增设过滤减压阀。通过过滤减压阀将气源中存在的各种杂质进行分离,并根据现场实际情况,将过滤减压阀后压力调整至0.6MPa。(2)针对PCV阀前压力传感器信号直接送入就地PLC控制器内、压力测点在DCS画面无法监视的问题:取消PCV阀前压力PLC控制逻辑,只保留DCS自动控制回路,将控制指令、测点监视全部移交至DCS控制系统,就地PLC控制器只做硬手操用。(3)针对PCV阀控制指令优先级与DCS逻辑设置间缺少闭锁条件的问题:在DCS开阀、关阀指令中增加RS触发器,将短脉冲信号更改为长指令,实现控制信号闭锁功能,保证DCS控制指令不会被其它控制信号覆盖,DCS指令始终为第一优先级。同时,引入PCV阀关指令和关反馈作为RS触发器的复位信号,当关阀指令发出时,复位开阀指令;当接收到关反馈时,复位关阀指令。这样,在PCV阀全关时,DCS侧无长指令积压,使在PCV阀全关状态下,DCS仍具有在自动位和非自动位选择的功能,保证PLC切至DCS非自动位时,可以手动开启PCV阀进行紧急泄压操作。
3.3连排、定排、紧急放水管道
定期排污的作用是间断排出锅炉底部的水渣和软质沉淀物,保持锅炉内的水质清洁。一般在下降管的底部引出。连续排污口在汽包正常水位的液面以下约200mm处。由于锅炉内的水在不间断的蒸发,炉水内盐浓度在页面处不断增加,不利于锅炉的正常运行。在余热锅炉运行过程中通过连排管排出高浓度盐水,同时不断向汽包内加药,降低炉内盐浓度。紧急放水管道的作用是当汽包内水位超过了安全水位,需要及时排出过量水,使汽包内水量维持在安全水位,因此必须要保持紧急放水管道通畅。锅炉定期排污管、连续排污管和紧急放水管与锅炉连接处采用双闸阀,便于阀门检修更换。根部阀门要尽量靠近汽包,同时做好保温措施。尤其是在气温比较低的地区,定排和紧急放水阀前管道过长,容易结冰堵塞管道,需要将管道内冰融化后才能正常工作。紧急排放管道的排水需求量可参考资料如文献分析。定期排污管道排出的炉水杂质含量高,容易阻塞管道,在最低点要增加排污口,以便及时排出沉积杂质。连排管道增加水质检测口,便于监测锅炉内水质(如pH值、氯离子浓度等)情况。
结束语
余热锅炉是一项重要的节能降耗设施,通过管道有效设计,保证了余热锅炉的安全稳定运行同时也提高了能源的利用率,达到了节能减排的作用。
参考文献
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