電廠鍋爐排煙余熱利用技術(shù)的應(yīng)用

張世建

摘要近年來，我國能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行了科學(xué)合理的調(diào)整，使得一些新能源的利用有效促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。火力發(fā)電作為我國主要的發(fā)電方式，技術(shù)得到了長足的進(jìn)步，在此基礎(chǔ)上，如何進(jìn)一步提高熱力循環(huán)效率成為新的課題。文章從預(yù)熱凝結(jié)水方面、預(yù)熱一、二次風(fēng)方面、區(qū)域制冷供熱方面、利用煙氣余熱干燥褐煤方面就電廠鍋爐排煙余熱利用技術(shù)進(jìn)行了探討，以期能繼續(xù)提高電廠熱力循環(huán)效率。

關(guān)鍵詞火力發(fā)電廠；鍋爐排煙；余熱利用；制冷供熱；熱力循環(huán)效率

中圖分類號：TK229 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）12-0125-01

節(jié)能減排是社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的重要舉措，在這個(gè)大背景下，煤炭價(jià)格越來越高，以煤炭為能源的發(fā)電企業(yè)的虧損也更加嚴(yán)重。為此，如何更有效率地利用煤炭燃燒產(chǎn)生的熱能，提高發(fā)電企業(yè)的全場熱效率，成為一個(gè)極有價(jià)值的課題。

對于已經(jīng)投入到運(yùn)作中的鍋爐來說，排煙溫度的降幅通過燃燒優(yōu)化是很難大幅度降低的，改造省煤器和空氣預(yù)熱器因?yàn)槭艿娇臻g限制，使得排煙溫度的降幅也很小，同時(shí)，尾部受熱面的低溫腐蝕也大大減少了排煙溫度的降幅。因此，原有鍋爐系統(tǒng)以外的排煙余熱回收系統(tǒng)成為節(jié)能降耗的首選。

1電廠鍋爐排煙預(yù)熱未被利用的原因

1.1 排煙溫度低

在采用常規(guī)換熱器的情況下，溫壓較小，但傳熱面較大，須在有限的空間內(nèi)布局多而密的管，這就可能引起煙氣流通補(bǔ)償，引風(fēng)機(jī)動力消耗大，經(jīng)濟(jì)投入多。近年來，熱管式換熱器開始得到普及，具有熱流密度高、熱阻小的優(yōu)點(diǎn)，能滿足較大的換熱量需求，是有效的節(jié)能設(shè)備。

1.2 燃煤中含有硫

燃煤中含硫時(shí)，燃燒會生成SO3，SO3可與煙氣中的水蒸氣相結(jié)合形成酸性物質(zhì)并粘附在管壁上，對其造成強(qiáng)烈腐蝕，腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)域一般有2個(gè)：1）壁溫為水露點(diǎn)附近區(qū)域；2）壁溫較酸露點(diǎn)低約15℃的區(qū)域。目前，對腐蝕的防治措施主要包括在換熱器煙氣側(cè)執(zhí)行外管外壁套金屬管、降低過量空氣系數(shù)等等。

2電廠鍋爐排煙余熱利用技術(shù)分析

2.1 預(yù)熱凝結(jié)水

該方式借助于排煙余熱使凝結(jié)水升溫，然后提高給水初溫，最終使得熱力循環(huán)得到改善。所采用的加熱方式主要有2種：1）直接加熱，利用回?zé)峒訜崞魇鼓Y(jié)水與煙氣進(jìn)行熱量交換，將部分煙氣引至主凝結(jié)水加熱器，對部分凝結(jié)水進(jìn)行加熱，并作為最后一級低壓加熱器的旁路；2）間接加熱，這種加熱方式是借助于煙氣回?zé)峒訜崞饕约八畵Q熱器，讓加熱器里面的閉式水以及煙氣進(jìn)行充分的熱量交換，接著，借助于水水換熱器，讓內(nèi)閉式水以及凝結(jié)水進(jìn)行充分的熱量交換，最后傳送給主凝結(jié)水系統(tǒng)熱量。

2.2 預(yù)熱一、二次風(fēng)

預(yù)熱一、二次風(fēng)的具體方法為：借助于除鹽水來降低脫硫吸收塔入口處的煙氣溫度，直到溫度降至85℃時(shí)，再通過從煙氣中吸收的熱量來加熱一、二次風(fēng)，從而使得進(jìn)入空預(yù)器前的冷風(fēng)溫度升高。可利用煙氣余熱利用型暖風(fēng)器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的低壓抽氣蒸汽暖風(fēng)器，減少輔助蒸汽的使用量，節(jié)省出的這部分輔助蒸汽可用于提高機(jī)組發(fā)電量。這種方式的整體設(shè)計(jì)難度較小，對空預(yù)器等器件的影響也較小，并且容易實(shí)施操作。

2.3 利用煙氣余熱干燥褐煤

褐煤是發(fā)育不完全，介于泥炭與真正煤之間的煤炭。這種煤炭的熱值比較低，水分的含量比較大。在部分歐洲國家，褐煤是火力發(fā)電廠的重要燃料，如在希臘，褐煤可占發(fā)電廠總?cè)剂媳戎氐?0%甚至更高。利用煙氣余熱干燥褐煤，其原理在于利用傾斜、可回轉(zhuǎn)的圓筒體，從上端加入濕物料，下端收集干物料。熱煙氣由一端進(jìn)入，另一端排出，在干燥物料的同時(shí)降低了出口的煙氣溫度。

從國內(nèi)外的褐煤干燥實(shí)踐案例來看，采用以上處理工藝后，褐煤的水分能降低至15%，燃煤量可減少30%左右，鍋爐效率提高1%~2%，送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)電耗降低約30%。

2.4 區(qū)域制冷供熱

有制冷需求或者供熱需求的地方，可以把煙氣余熱當(dāng)成制冷機(jī)的熱源，進(jìn)行相關(guān)的制冷工作。供熱可以借助于防腐蝕材料的換熱器，為水暖系統(tǒng)提供循環(huán)水，這樣一來，可以避免常規(guī)熱網(wǎng)加熱器對加熱蒸汽量的大量消耗，增加整體的發(fā)電量，提升整體的熱能效率。電、熱、冷3種產(chǎn)品的聯(lián)合生產(chǎn)，這樣的方式符合能源梯級合理利用原則，在國外應(yīng)用也較為廣泛。

3工程應(yīng)用實(shí)踐

3.1 工程概況

某火電機(jī)組機(jī)組容量為1×900MW，以硬煤為燃料，省煤器出口煙氣溫度為387℃，流量為925.305 kg/s，脫硫吸收塔入口煙氣溫度為85℃。

3.2 煙氣余熱回收后換熱器利用方案

該工程的煙氣余熱利用技術(shù)分2級。

第一級是在省煤器出口抽取部分煙氣，然后對凝結(jié)水進(jìn)行加熱。這一工序完成后，煙氣內(nèi)熱量能夠回收至35MW，在保持空預(yù)器進(jìn)口煙溫、出口煙溫與二級換熱器出口空氣溫度的情況下，鍋爐效率能夠超過93%。

第二級通過除鹽水將脫硫塔進(jìn)口的溫度降低至85℃，再利用除鹽水處理一、二次風(fēng)，使進(jìn)入空氣預(yù)熱器的空氣溫度變高，防止出現(xiàn)低溫腐蝕。同時(shí)，進(jìn)風(fēng)溫度的提高和排煙溫度的下降也會減少鍋爐排煙的熱損失，從而提高鍋爐熱效率。

通過以上處理步驟，最終使得機(jī)組的煤耗總量降低了3 g/kWh，脫硫塔節(jié)水39 t/h，實(shí)現(xiàn)了全廠凈效率45.6%的指標(biāo)。

4結(jié)束語

煙氣余熱在利用的過程中做到熱盡其用，就必須根據(jù)熱用戶的實(shí)際需要，根據(jù)熱能品位選擇利用方式。在低溫?zé)煔庥酂崂弥胁捎糜袡C(jī)朗肯循環(huán)。則是利用余熱源來加熱中間介質(zhì)，獲得高于大氣壓力的蒸汽，讓它在透平機(jī)或者其他膨脹機(jī)里做功回收動力。煙氣余熱利用理論與實(shí)踐案例在近年來均有了極大進(jìn)展，從本文分析可見，利用鍋爐余熱能夠產(chǎn)生客觀的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益，是節(jié)能減排，增加企業(yè)效益的體現(xiàn)，為提高能源利用率，減少發(fā)電企業(yè)虧損提供了更有效的途徑。

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