電廠煙氣余熱利用提效節能系統研究

李 芳，周凌云，張增利

（新疆天業自備電廠，新疆 石河子 832000）

火力發電廠排煙熱損失是電站鍋爐各項熱損失中最大的一項，一般為5%～8%，占鍋爐總熱損失的80%或更高。影響電站鍋爐排煙熱損失的主要因素是排煙溫度，一般情況下，排煙溫度每升高10℃，排煙熱損失增加0.6%～1.0%。中國現役火電機組中鍋爐排煙溫度普遍在125～150℃水平，燃用褐煤的發電機組排煙溫度高達170～180℃，排煙溫度超過設計值，會造成機組煤耗的增加。特別是在濕法脫硫機組中，要保證吸收塔的進口煙溫，都要通過噴水降溫來調整，耗水量增大，因此，降低機組排煙溫度，回收煙氣余熱具有重大的節能減排潛力。

前期的節能理念是把設計排煙溫度作為節能改造的目標值，而把排煙溫度的運行值與設計值之間的溫差值作為可資利用的余熱資源。一般而言這個資源并不太大。但隨著節能減排形勢的發展，排煙的余熱資源被進一步發掘。在不設GGH的系統，國內已普遍將排煙溫度降低到90～100℃，使發電煤耗大為降低?，F在的主流技術是增加凝結水初始溫度，增加汽輪機做功功率，提高機組效率，降低煤耗。將此裝置安裝在電除塵之前，則可降低煙溫，減小飛灰比電阻，提高除塵效率，減少污染物排放，具有顯著的經濟效益和社會效益。

1 煙氣余熱利用提效節能系統改造方案

采用煙氣余熱利用節能提效系統，是在除塵器入口處加裝煙氣余熱利用裝置，以降低除塵器入口煙溫，提高除塵器比集塵面積，降低煙塵比電阻，減少除塵器入口煙氣量，提高除塵器效率，達到提高除塵器效率與節能的目的。

該系統由“煙氣余熱利用裝置+電除塵器組成。其中，煙氣余熱利用提效節能裝置安裝在空預器之后，并復合在電除塵器的入口端，見圖1。

圖1 典型煙氣余熱利用系統工藝流程圖

該系統通過煙氣余熱利用裝置進行熱交換，使得進入電除塵器的運行溫度由低溫狀態（120～140℃）下降到低低溫狀態（90～100℃），從而解決電除塵器高比電阻容易產生反電暈的問題，提高除塵效率；同時實現一定的風機節能和煤耗的節約。煙氣余熱利用提效節能系統工藝流程見圖2。

圖2 煙氣余熱利用提效節能系統工藝流程圖

2 煙氣余熱利用提效節能系統改造具體形式及布置

（1）在除塵器進口喇叭前水平煙道內空間布置換熱體。

（2）在上述空間內設置換熱面，換熱面采用模塊式；

（3）在換熱器入口布設氣流分布均布裝置；

（4）在降溫裝置底部設置支架，以便將部分荷載傳遞給爐后綜合管架與煙道支架及電除塵器立柱。核算相關煙道支架支撐框架強度，作相應的加強。

煙氣余熱利用節能裝置水側與原低加系統并聯，即從大機軸封加熱器出口和#1低加出口引出機組部分流量凝結水，管道通過汽機房、鍋爐房、兩臺循環水泵（1臺運行，1臺備用）、除塵器前煙道支架分別進入電除塵前4臺煙氣余熱利用節能裝置，經煙氣余熱利用節能裝置加熱的凝結水依次經過除塵器前煙道支架、鍋爐房、汽機房返回到2號低加入口。

目前鍋爐排煙溫度約為135℃，當前燃用煤質收到基水分約為18.6%，灰分約為10.4%，硫分約為0.5%，熱值約為21.2 MJ/kg，由于入爐煤含硫低，核算得到煙氣酸露點約為95℃，煙溫下降空間很大。

2.1 煙氣降溫情況

（1）經換熱器換熱后，煙氣溫度從135℃降到100℃；

（2）降溫幅度為 135-100=35（℃）。

2.2 凝結水溫升情況

（1）凝結水經過混水后水溫達到70℃，再進入換熱器進行吸熱，升至96℃進入2號低壓加熱器入口；

（2）升溫幅度為 96-70=26（℃）；

（3）進入換熱器的總水量為919 t/h。

3 技術措施

3.1 防止磨損技術措施

（1）針對不同的工況使用條件選擇合適的煙氣流速進行設計，并保證煙氣進、出口端和受熱面煙氣流場均勻。

（2）換熱管采用?38的厚壁鋼管，具有較強的耐磨特性。

（3）考慮在換熱管排的迎風面前端設置兩層假管，減輕前端換熱管排的磨損，提高設備可靠性。

（4）考慮在第一排換熱管順煙氣方向加裝2 mm厚的不銹鋼耐磨罩瓦，進一步減輕前端換熱管排的磨損，提高設備可靠性。

3.2 防止積灰技術措施

（1）設計合適的煙速，保證將煙氣中灰分帶出，使煙氣流對換熱面保持適度的沖刷，可實現一定的自清潔作用。

（2）設置吹灰器系統運行中定時吹灰，減少積灰發生。

（3）機組小修、事故停運或大修時檢查積灰狀況，并利用壓縮空氣或高壓水進行人工清灰。

（4）選用防積灰性能優良的H翅片管。

（5）配置臨時水沖洗裝置，停機檢修時可輔以水沖洗，實現徹底清潔。

3.3 防凍措施

由于煙氣換熱器本體及其管道為室外布置，極寒地區冬季氣溫處于0℃以下的時間較長，在這種可能的寒冷天氣情況下，機組停運時煙氣換熱器內會因存有大量積水而容易造成換熱管凍壞。因此，機組冬季停運時，采取以下措施。

（1）系統投運前供水管道及排氣、排污閥均已設置有保溫層；

（2）設備本體各管組的集箱和母集箱、供水管道均設置有排污閥，停運后及時開閥排污；

（3）可在設備本體各管組集箱的排氣閥處引入廠用壓縮空氣，利用壓縮空氣可加快管束內的積水排出；

（4）關鍵位置的排空、排氣、儀表閥等管道設有伴熱裝置，以保證管道在冬季時不結冰。

3.4 吹灰方案

目前較為常用的吹灰方式是蒸汽吹灰和壓縮空氣吹灰。

由于煙氣余熱回收裝置的進口煙氣溫度僅135℃左右，且處理煙塵濃度高、水氣少、粗顆粒多，容易清理，為避免蒸汽凝結粘灰導致頻繁吹灰，宜采用旋轉式壓縮空氣吹灰器。由于煙氣余熱回收裝置布置于空預器出口至除塵器入口的水平煙道上，從換熱管結構布置情況分析，每個煙氣余熱回收裝置需配備2臺壓縮空氣吹灰器，可實現煙氣余熱回收裝置的高效清灰。

4 注意事項

4.1 汽機凝結水系統取水位置的選擇

考慮到管壁溫度對受熱面結露腐蝕的影響，要保證進水側管壁溫度高于70℃。同時運行過程中注意調整低低溫省煤器進水調節閥及旁路調節閥，保證入口水溫。作為改造機組，要考慮機組正常運行的情況下各級低壓加熱器的進出口水溫，如果溫度較機組熱平衡圖偏差較大，考慮更換低壓加熱器，否則長期采用高品質凝結水參與調整，不能夠保證機組經濟運行。

4.2 機組真空度的影響

由于加入低低溫省煤器后，#1低加進水流量減少到原進水量的三分之一，進汽量保持不變（排擠部分的抽汽），#1低加疏水溫度相應提高，#2低加進水溫度升高后，疏水溫度也相應升高，由于低加采用疏水逐級滯留，與軸加疏水并入排汽裝置內部，對機組真空會造成部分影響，在已知的低低溫省煤器改造項目，水冷機組改造完成后汽輪機組背壓升高均在0.08 kPa以內。

5 節能方面的影響

鍋爐排煙溫度可下降約35℃，初步核算發電煤耗可下降約1.6 g/（kW·h）。按照年供電量26億kW·h，節約原煤量約4 160 t，預計減少二氧化碳排放量約8 260 t。

6 結語

在節能減排日趨嚴峻的形勢下，各火力發電廠均在想盡辦法降低能耗、降低排放、許多新興的技術得以實踐，加裝煙氣余熱利用提效節能系統對降低排煙溫度、對煙氣余熱的再利用有著非常大的市場前景，在實際生產中已經得到了大力推廣。