循環(huán)流化床鍋爐煙氣余熱的利用

范飛

摘? 要：循環(huán)流化床鍋爐會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣余熱的二次利用是該領(lǐng)域人員尤為關(guān)注的問(wèn)題。本文主要分析了循環(huán)流化床鍋爐煙氣余熱利用情況，目的是進(jìn)一提高資源利用率，為企業(yè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐;煙氣;余熱;利用措施

循環(huán)流化床鍋爐排煙溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值。面對(duì)燃煤價(jià)格的日漸升高，不少火電廠紛紛調(diào)整燃煤結(jié)構(gòu)降低生產(chǎn)成本。但是調(diào)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(qiáng)對(duì)循環(huán)流化床鍋爐煙氣余熱利用措施的研究。

1.項(xiàng)目分析

本次研究的火力發(fā)電廠為2×135MW超高壓雙軸供熱機(jī)組，有循環(huán)流化床鍋爐兩臺(tái)，規(guī)格為440/t。該鍋爐的原設(shè)計(jì)為燃燒煙煤，經(jīng)過(guò)改造后使用的煤質(zhì)為全燒褐煤，但是鍋爐在運(yùn)行中存在排煙溫度過(guò)高等問(wèn)題。發(fā)電廠管理人員為了降低排煙損耗，進(jìn)一步提高燃煤利用率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的最大化，準(zhǔn)備采用“相變換熱煙氣余熱回收系統(tǒng)”對(duì)其進(jìn)行改造。

2.余熱回收系統(tǒng)整體介紹

低壓省煤器是傳統(tǒng)余熱利用系統(tǒng)常見(jiàn)形式，該結(jié)構(gòu)一般的省煤器較為相似。低壓省煤器與汽輪機(jī)組系統(tǒng)低壓部分相連接，低壓主凝結(jié)水是內(nèi)部流過(guò)的主要介質(zhì)，水側(cè)壓力較低因此被稱為低壓省煤器。結(jié)合本次研究的項(xiàng)目案例及其余熱回收技術(shù)的有關(guān)要求，所設(shè)計(jì)的相變余熱回收系統(tǒng)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(tǒng)等是相變余熱回收系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分。原鍋爐煙氣系統(tǒng)尾部且空預(yù)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(duì)煙氣中的熱量進(jìn)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(jié)水系統(tǒng)并聯(lián)，可以使用相變換熱器介質(zhì)熱源對(duì)抽出的部分凝結(jié)水進(jìn)行加熱。

3.余熱回收系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

3.1適用性更強(qiáng)

相變余熱回收系統(tǒng)與傳統(tǒng)的低壓省煤器相比較，該系統(tǒng)的適用性更強(qiáng)。余熱回收系統(tǒng)中的第一設(shè)計(jì)參數(shù)為相變換熱器高出煙氣酸露點(diǎn)的換熱器最低壁面溫度，該設(shè)計(jì)參數(shù)下可以避免換熱面出現(xiàn)腐蝕和結(jié)露問(wèn)題。換熱器受凝結(jié)水溫度的影響可以在相變換熱汽包下得以有效解決，此時(shí)相變換熱器可以允許溫度較低的凝結(jié)水進(jìn)入，而不需要額外考慮換熱器被酸腐蝕的問(wèn)題。

3.2可避免凝結(jié)水泄露無(wú)法運(yùn)行問(wèn)題

相變余熱回收系統(tǒng)可有效避免凝結(jié)水泄露導(dǎo)致無(wú)法正常運(yùn)行的問(wèn)題。該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的低壓省煤器相比較，部分或者全部的凝結(jié)水會(huì)從低壓給水加熱器中引出，并進(jìn)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(zhì)水不多，因此可以有效解決傳統(tǒng)低壓省煤器管道被腐蝕，導(dǎo)致凝結(jié)水滲漏促使機(jī)組不能正常運(yùn)行的問(wèn)題。除此之外，相變余熱回收系統(tǒng)與傳統(tǒng)低壓省煤器相比，可以在對(duì)換熱器表面溫度進(jìn)行控制的情況下，解決換熱器積灰和被腐蝕問(wèn)題，能確保機(jī)組運(yùn)行得更加平穩(wěn)。

3.3可明顯提高熱效率

相變余熱回收系統(tǒng)中可以有效發(fā)揮換熱器的相變技術(shù)，不管是換熱效率還是換熱強(qiáng)度與傳統(tǒng)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(duì)換熱器最低壁面溫度進(jìn)行控制，確保壁面溫度適應(yīng)傳熱負(fù)荷、煤質(zhì)和機(jī)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(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。

4.改造方案分析

4.1選擇合適換熱器

現(xiàn)階段市場(chǎng)長(zhǎng)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(nèi)為液體或者氣液兩相工質(zhì)，管外為氣體的情況下最為適用。螺旋翅片管換熱器可以強(qiáng)化管外氣流擾動(dòng)，將換熱面積作用明顯增大，因此具有較強(qiáng)的傳熱效能，可明顯節(jié)約能源。加上該類型的換熱器在結(jié)構(gòu)上更為緊湊，金屬使用量較少，因此與傳統(tǒng)省煤器相比運(yùn)行費(fèi)用上更加節(jié)約。本次研究的工程案例，結(jié)合公司實(shí)際發(fā)展情況和鍋爐余熱回收技術(shù)相關(guān)闡述，并參考造價(jià)、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(tǒng)

250Pa為相變換熱器設(shè)計(jì)阻力，熱力系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)情況如下，相變余熱回收系統(tǒng)中冬季工況中凝結(jié)水從JD.2低壓加熱器出口引出，此時(shí)凝結(jié)水溫度為75℃，230.5t/h為凝結(jié)水流量，加熱凝結(jié)水到100℃，并接入從JD.3低壓加熱器入口凝結(jié)水管道。夏季工況中凝結(jié)水從JD.2低壓加熱器出口引出，此時(shí)凝結(jié)水溫度為82.9℃，260.4t/h為凝結(jié)水流量，并接入從JD.3低壓加熱器入口凝結(jié)水管道。相變換熱器在鍋爐尾部，除塵器之前，空預(yù)器之后布置在冬季工況中煙氣溫度由原來(lái)的150℃下降到122℃，夏季工況中煙氣溫度由原來(lái)的155℃下降到127℃。水為相變換熱器中換熱介質(zhì)，該介質(zhì)可以在低壓換熱過(guò)程中吸收煙氣余熱，促使水升溫，隨后再自然對(duì)流到相變換熱器中，并與凝結(jié)水結(jié)合實(shí)現(xiàn)換熱。該上述熱力系統(tǒng)中相變換熱器進(jìn)口水溫與煙氣酸露點(diǎn)溫度相比，前者高出后者8℃，在入口水溫檢測(cè)上換熱器入口水溫自動(dòng)調(diào)節(jié)取代了之前的人工調(diào)價(jià)凝結(jié)水管路上電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門的監(jiān)測(cè)模式，可實(shí)現(xiàn)熱力系統(tǒng)的自動(dòng)化調(diào)節(jié)。

4.3科學(xué)布置相變余熱回收系統(tǒng)

相變余熱回收系統(tǒng)在布置位置不一樣的情況下，對(duì)整個(gè)鍋爐排煙余熱回收利用系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)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(yù)熱器和除塵器兩者之間，鍋爐空預(yù)器出口位置布置相變換熱器。風(fēng)機(jī)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(lái)。此外，相變余熱回收系統(tǒng)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(duì)流到相變換熱汽包中加熱里面的凝結(jié)水。鍋爐排煙余熱間接加熱凝結(jié)水后，溫度會(huì)上升隨后再返回進(jìn)入低壓加熱系統(tǒng)。此時(shí)煙氣余熱會(huì)后加熱凝結(jié)水可以取代低壓加熱器的作用，并成為汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)中非常重要的組成部分。由此可見(jiàn)該熱力系統(tǒng)中在燃料消耗量不變的情況下可以確保機(jī)組獲取更多的電功，提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。

4.4科學(xué)設(shè)置吹灰系統(tǒng)

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(jī)械吹灰器，激波吹灰器和聲波吹灰器則在經(jīng)濟(jì)上占據(jù)優(yōu)勢(shì)，在安全性上占據(jù)優(yōu)勢(shì)的又以聲波吹灰器為佳。本次所研究的項(xiàng)目整合多方面因素考慮選擇的是聲波吹灰器，不僅具備經(jīng)濟(jì)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(guò)煙氣酸露點(diǎn)溫度8℃就可以有效避免低溫腐蝕問(wèn)題。因此換熱器吸熱段進(jìn)口介質(zhì)溫度要一致大于110℃，確保受熱面金屬壁溫度超過(guò)煙氣酸露點(diǎn)溫度8℃，可有效避免換熱器不被腐蝕。

5.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，以上就是本文以某個(gè)火電廠為案例分析的如何利用好循環(huán)流化床鍋爐煙氣余熱的問(wèn)題，希望通過(guò)本文的研究可以對(duì)該領(lǐng)域的研究起到一定的幫助。

參考文獻(xiàn)

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