锅炉排污系统改造回收的可行性及效益分析

梁宏军

（太钢能源动力总厂，山西太原 030003）

锅炉排污系统改造回收的可行性及效益分析

梁宏军

（太钢能源动力总厂，山西太原 030003）

太钢能源动力总厂二电系统4#～10#锅炉定排扩容器的排汽排空运行，热量和工质都造成了一定程度的损失，为此计划采用换热器对这部分能源进行回收。结合3#汽轮机高压加热器已退出使用的情况，通过对定排扩容器排汽的热量及高压加热器的换热量进行计算对比，确认采用该加热器的可行性，并拟定对定排系统的改造方案，使二电锅炉排污的乏汽能够再次利用，能源浪费的现象得以解决。

锅炉排污 ；换热器；节能降耗

1 引言

太钢能动总厂4#～10#锅炉定排扩容器的排汽目前为排空运行，造成热量和工质（除盐水、软水）的浪费。为回收这部分能源，提高我厂的余能利用率，降低运行成本，结合我厂3#汽轮机Ⅱ级高压加热器已退出使用的情况，计划利用此高压加热器作为换热器，对定连排的蒸汽进行吸热再利用。分别对定排排汽的热量及高压加热器的换热量进行计算，确认高加的可用性。如可行，则拆除3#汽轮机Ⅱ级高压加热器移至定排扩容器处进行改造，彻底解决能源浪费现象。

2 分析计算3#汽轮机Ⅱ级高压加热器能否满足需求

2.1 确定定排扩容器的蒸汽排汽量

二电锅炉的排污系统，定排扩容器的排汽由两部分组成，一部分为连排蒸汽经过连排扩容器和定排扩容器两次扩容后的排汽，另一部分为定排蒸汽经过定排扩容器扩容的排汽。

2.1.1 连排的排汽量

正常运行工况下，4#～10#锅炉连续蒸发量为700 t/h，排污率取8%（冬季），则连排蒸汽的总量为56 t/ h。连排蒸汽经过的2次扩容，分别为：

（1）连排扩容器

连排蒸汽由汽包（4.3 MPa）经连排扩容器（0.3 MPa）进行汽水分离，为定焓膨胀（不考虑散热损失及扩容后的蒸汽干度值）。设1 t/h连排蒸汽膨胀后的饱和蒸汽量为X；经查焓熵图，汽包的排污水，扩容后的饱和水和饱和蒸汽的焓值分别为：h定排= 1108.3 kJ/kg、h水=561.6 kJ/kg、h汽=2575.3 kJ/kg，计算连排扩容器的饱和水量为，

（2）定排扩容器

依据上式计算连排蒸汽经过定排扩容后的排汽量，得出D连排排空=2.84 t/h。

(2)定排的排汽量

定排量（瞬时量）按照蒸发量的5%计算，因各锅炉不得同时进行定排，则取最大量。即10#锅炉的蒸发量为130 t/h，定排排污量为6.5 t/h。

定排蒸汽由下联箱（4.5 MPa）经定排扩容器（0.1 MPa）进行汽水分离，设1 t/h定排蒸汽膨胀后的饱和蒸汽量为Y；经查焓熵图，下联箱的排污水，扩容后的饱和水和饱和蒸汽的焓值分别为：h定排= 1121.8 kJ/kg、h水=407.7 kJ/kg、h汽=2671.4 kJ/kg，可计算定排蒸汽经过定排扩容器的排汽量（饱和蒸汽）为，

定排扩容器的的蒸汽排放量为：

D排空=D连排排空+D定排排空=2.84+2.02=4.86 t/h。

2.2 论证换热器能否满足需要

根据利旧，不增加设备投资的原则，换热器定为3#汽轮机Ⅱ级高压加热器。

3#汽轮发电机Ⅱ级高压加热器主要设备参数如下：

型号：JG-100-Ⅰ型

加热面积：100 m2

设计汽压：1.2 M Pa

水压:6.0 M Pa

首先，由本台加热器的设备参数可以确认，设计汽压1.2 MPa和设计水压6.0 MPa，均能够满足本次改造中，热源（排空蒸汽）和冷源（化学供二电系统除盐水）的承压要求。

其次，本次改造目的为消除排污蒸汽对空排放，即保证定排扩容器的排空蒸汽能够全部液化，回收工质及这部分热量。故只计算新增换热器中凝结段的换热量，不计算冷却段的换热量，论证换热器的传热量能否满足要求。

2.2.1 排空蒸汽为总放热量

其中，r为水蒸汽在0.1 MPa时的汽化潜热，2263.6 kJ/kg。

2.2.2 换热器的传热量

根据传热方程Q=KAΔtm，需确定传热系数K，换热面积A，平均温差Δtm。

(1)传热系数

K=1/(1/α1+δ/λ+1/α2)

其中，热流体为水蒸气凝结，α1=5000 w/m2℃,冷流体为水强迫对流，α2=1000 w/m2℃，忽略换热管的壁厚δ及热阻1/λ，可得传热系数为K=833.33 w/m2℃。

(2)换热面积

由3#汽轮机Ⅱ级高压加热器的设备参数可知，本加热器的换热面积为A=100 m2。

(3)平均温差

假设热流体（定排扩容器的排空蒸汽）冷凝液化的热量，在换热器中全部传至冷流体（冷流体为除盐水，温度20℃，流量60 t/h），暂不考虑凝结水的放热量。则有Q1=Q2=mc水Δt，Δt=43.6℃。即蒸汽入口温度t1=100℃，出口温度t2=100℃，水入口温度t3= 20℃，出口温度t4=63.6℃，Δtmax=80℃，Δtmin=36.4℃。

通过对数平均温压法 Δtm逆=（Δtmax-Δtmin）/ln（Δtmax/Δtmin）可知，Δtm逆=55.35℃。3#汽轮机Ⅱ级高压加热器属于交叉混流，平均温差Δtm=ψΔtm逆。经过计算，查修正系数ψ值线算图，得ψ=1，即Δtm=55.35℃。

根据传热方程 Q=KAΔtm计算，Q=4612.36 kW=16604.51 MJ/h。

由此可知，换热器的传热量（16604.51 MJ/h）大于排污排空蒸汽放热量（10994.7 MJ/h），即排空蒸汽可在换热器内全部凝结，3#汽轮机Ⅱ级高压加热器可用。

3 排污蒸气回收的工艺改造方案

拆除3#汽轮机Ⅱ级高压加热器，移至定排扩容器处，热源接排空蒸汽；根据二电系统的运行方式，选择供旧系统的除盐水作为冷源。疏水根据水质不同，可以进疏水箱送至除氧器或排地沟。

工艺改造简图如图1。

如图1所示，高压加热器热源取自定排扩容器对空排放蒸汽，在排空管道加装截止门及操作平台；除盐水经换热器后从 1#、7#炉间上减温水箱和CCPP。

设备投运初期，通过化学监测疏水水质。若水质符合要求，进疏水箱送至除氧器，当锅炉给水用；若水质不符合要求，排地沟处理。定排处地下水沟沿线长年冒汽情况，可将4#、5#、7#、8#锅炉引风机冷却水的退水直接引至地沟，用以降低地沟中的温度。

图1 工艺改造简图

从安全上考虑，原定排扩容器就地疏水保留，加装安全阀和压力表，确保不发生超压事故。

4 排污蒸汽回收后的效益

4.1 工质回收。

二电系统锅炉的定期排污量取最大连续蒸发量的5‰，则为3.5 t/h。进入定排扩容器后汽水分离，根据1.2中计算的结果，1 t/h定排蒸汽扩容后扩容器内的饱和蒸汽为0.31 t/h，计算得定排的平均量为1.08 t/h；已知连排的排空量为2.84 t/h，则定排扩容器的蒸汽排空量为3.93 t/h。如水质合格，蒸汽全部凝结成水，回收后每月可节约软化水2828.5 t。

4.2 热量回收（只考虑凝结换热）

r为水蒸汽在0.1 MPa时的汽化潜热，2263.6 kJ/kg。

排空蒸汽全部凝结可放热8292.9 MJ/h，折合动力煤（5000 kcal）为

B=Q/q

=8292.9MJ/（4.1868kJ/kcal×5000kcal/t）

=0.425 t/h

蒸汽回收后每月可节约动力煤305.87 t。

5 结语

通过对排污热量及高加的传热量进行计算，论证3#机的Ⅱ级高压加热器可用于定排扩容器排污蒸气的回收，通过实施工艺改造后，可消除扩容器处的蒸汽排放，同时回收热量及工质，提高我厂的余能利用效果，为节能发展，循环经济创造更大的效益。

The Feasibility and Benefit of Boiler Blow-downs Recovery

LIANG Hongjun
（Energy&power plant of Taiyuan Iron and Steel Co.,Ltd.,Taiyuan，Shanxi 030003,China）

The periodic blowdown expansion tanks of the secondary power system of Taiyuan Steel discharged to the atmosphere resulting in some loss of heat as well as operation quality,so the plant planned to use heat exchanges to recover the discharged energy. Considering the high-pressure heater of No.3 steam turbine had been withdrawn and through calculation and comparison of the heat from the discharged steam of the expansion tanks and the heat transfer of the high-pressure heater,the feasibility of adopting the heater was determined and the modification program for the periodic blowdown system was drawn up.As a result,exhaust steam has been recovered from the boiler blowdown and energy been saved at the secondary power plant of Taiyuan Steel.

boiler blowdown;heat exchange;energy saving and consumption reduction

TK284

B

1006-6764（2014）03-0050-03

2013-10-21

梁宏军（1984-），男，助理工程师，现从事热能动力技术工作。