循環流化床鍋爐煙氣余熱的利用

范飛

摘? 要：循環流化床鍋爐會產生大量的煙氣，如何實現對煙氣余熱的二次利用是該領域人員尤為關注的問題。本文主要分析了循環流化床鍋爐煙氣余熱利用情況，目的是進一提高資源利用率，為企業帶來更多的經濟效益。

關鍵詞：循環流化床鍋爐;煙氣;余熱;利用措施

循環流化床鍋爐排煙溫度遠遠高于設計值。面對燃煤價格的日漸升高，不少火電廠紛紛調整燃煤結構降低生產成本。但是調整后鍋爐排煙溫度上升，鍋爐熱效率不高。因此就需要研究人員加強對循環流化床鍋爐煙氣余熱利用措施的研究。

1.項目分析

本次研究的火力發電廠為2×135MW超高壓雙軸供熱機組，有循環流化床鍋爐兩臺，規格為440/t。該鍋爐的原設計為燃燒煙煤，經過改造后使用的煤質為全燒褐煤，但是鍋爐在運行中存在排煙溫度過高等問題。發電廠管理人員為了降低排煙損耗，進一步提高燃煤利用率，實現經濟效益和社會效益的最大化，準備采用“相變換熱煙氣余熱回收系統”對其進行改造。

2.余熱回收系統整體介紹

低壓省煤器是傳統余熱利用系統常見形式，該結構一般的省煤器較為相似。低壓省煤器與汽輪機組系統低壓部分相連接，低壓主凝結水是內部流過的主要介質，水側壓力較低因此被稱為低壓省煤器。結合本次研究的項目案例及其余熱回收技術的有關要求，所設計的相變余熱回收系統如圖1所示。相變換熱器、連接管道、相變換熱器以及溫度控制系統等是相變余熱回收系統的主要構成部分。原鍋爐煙氣系統尾部且空預器后面安裝相變換熱器，并將一套換熱裝置安裝在除塵器之前煙道部位。該裝置的主要作用是對煙氣中的熱量進行回收，促使排煙溫度降低。相變換熱汽包作為一種相變換熱器，與主凝結水系統并聯，可以使用相變換熱器介質熱源對抽出的部分凝結水進行加熱。

3.余熱回收系統優勢

3.1適用性更強

相變余熱回收系統與傳統的低壓省煤器相比較，該系統的適用性更強。余熱回收系統中的第一設計參數為相變換熱器高出煙氣酸露點的換熱器最低壁面溫度，該設計參數下可以避免換熱面出現腐蝕和結露問題。換熱器受凝結水溫度的影響可以在相變換熱汽包下得以有效解決，此時相變換熱器可以允許溫度較低的凝結水進入，而不需要額外考慮換熱器被酸腐蝕的問題。

3.2可避免凝結水泄露無法運行問題

相變余熱回收系統可有效避免凝結水泄露導致無法正常運行的問題。該系統與傳統的低壓省煤器相比較，部分或者全部的凝結水會從低壓給水加熱器中引出，并進入到相變換熱汽包。鍋爐尾部的相變換熱器含有的換熱介質水不多，因此可以有效解決傳統低壓省煤器管道被腐蝕，導致凝結水滲漏促使機組不能正常運行的問題。除此之外，相變余熱回收系統與傳統低壓省煤器相比，可以在對換熱器表面溫度進行控制的情況下，解決換熱器積灰和被腐蝕問題，能確保機組運行得更加平穩。

3.3可明顯提高熱效率

相變余熱回收系統中可以有效發揮換熱器的相變技術，不管是換熱效率還是換熱強度與傳統低壓省煤器相比均得到了顯著提高，傳熱效率非常大。加上相變換熱器還可以對換熱器最低壁面溫度進行控制，確保壁面溫度適應傳熱負荷、煤質和機組等的變化，在此情況下不管是壁面溫度還是排煙溫度都可以保持相對穩定狀態。

4.改造方案分析

4.1選擇合適換熱器

現階段市場長較為普遍的換熱器為螺旋翅片管換熱器。該類型的換熱器在管內為液體或者氣液兩相工質，管外為氣體的情況下最為適用。螺旋翅片管換熱器可以強化管外氣流擾動，將換熱面積作用明顯增大，因此具有較強的傳熱效能，可明顯節約能源。加上該類型的換熱器在結構上更為緊湊，金屬使用量較少，因此與傳統省煤器相比運行費用上更加節約。本次研究的工程案例，結合公司實際發展情況和鍋爐余熱回收技術相關闡述，并參考造價、換熱器傳熱和阻力等情況，選擇的換熱器為螺旋翅片管換熱器。

4.2選擇合適熱力系統

250Pa為相變換熱器設計阻力，熱力系統的具體設計情況如下，相變余熱回收系統中冬季工況中凝結水從JD.2低壓加熱器出口引出，此時凝結水溫度為75℃，230.5t/h為凝結水流量，加熱凝結水到100℃，并接入從JD.3低壓加熱器入口凝結水管道。夏季工況中凝結水從JD.2低壓加熱器出口引出，此時凝結水溫度為82.9℃，260.4t/h為凝結水流量，并接入從JD.3低壓加熱器入口凝結水管道。相變換熱器在鍋爐尾部，除塵器之前，空預器之后布置在冬季工況中煙氣溫度由原來的150℃下降到122℃，夏季工況中煙氣溫度由原來的155℃下降到127℃。水為相變換熱器中換熱介質，該介質可以在低壓換熱過程中吸收煙氣余熱，促使水升溫，隨后再自然對流到相變換熱器中，并與凝結水結合實現換熱。該上述熱力系統中相變換熱器進口水溫與煙氣酸露點溫度相比，前者高出后者8℃，在入口水溫檢測上換熱器入口水溫自動調節取代了之前的人工調價凝結水管路上電動調節閥門的監測模式，可實現熱力系統的自動化調節。

4.3科學布置相變余熱回收系統

相變余熱回收系統在布置位置不一樣的情況下，對整個鍋爐排煙余熱回收利用系統的安全性和經濟性是不一樣的。本次研究的案例鍋爐尾部煙道空間有限，因此在空氣預熱器和除塵器兩者之間，鍋爐空預器出口位置布置相變換熱器。風機上方布置相變換熱汽包。兩者按照以上方式布置可以將鍋爐尾部已有的混凝土支架和鋼架充分利用起來。此外，相變余熱回收系統中相變換熱器中的水可以將鍋爐排煙余熱吸收掉一部分，促使排煙溫度降低，隨后再自然對流到相變換熱汽包中加熱里面的凝結水。鍋爐排煙余熱間接加熱凝結水后，溫度會上升隨后再返回進入低壓加熱系統。此時煙氣余熱會后加熱凝結水可以取代低壓加熱器的作用，并成為汽輪機熱力系統中非常重要的組成部分。由此可見該熱力系統中在燃料消耗量不變的情況下可以確保機組獲取更多的電功，提高機組運行的經濟性和穩定性。

4.4科學設置吹灰系統

吹灰器因其形式的不同可以被分為多種，其中吹灰效果最佳的為蒸氣式機械吹灰器，激波吹灰器和聲波吹灰器則在經濟上占據優勢，在安全性上占據優勢的又以聲波吹灰器為佳。本次所研究的項目整合多方面因素考慮選擇的是聲波吹灰器，不僅具備經濟性有具備安全性。

4.5做好防腐措施

上文中提到只要確保低溫受熱面金屬壁溫度超過煙氣酸露點溫度8℃就可以有效避免低溫腐蝕問題。因此換熱器吸熱段進口介質溫度要一致大于110℃，確保受熱面金屬壁溫度超過煙氣酸露點溫度8℃，可有效避免換熱器不被腐蝕。

5.結語

綜上所述，以上就是本文以某個火電廠為案例分析的如何利用好循環流化床鍋爐煙氣余熱的問題，希望通過本文的研究可以對該領域的研究起到一定的幫助。

參考文獻

[1]? 彭爍，周賢，李啟明.330MW循環流化床機組煙氣余熱回收方案研究[J].能源與節能，2018，000（008）：2-7.