煙氣余熱回收技術(shù)在電廠中的應(yīng)用

李會濤

摘 要：介紹了電廠煙氣余熱回收利用技術(shù)，酸露點(diǎn)的計(jì)算方法。利用煙氣余熱加熱除鹽水，把鍋爐尾部煙氣溫度降低到接近酸露點(diǎn)，最大程度的提高鍋爐效率，降低煤耗，增加發(fā)電量，降低CO2與SO2排放以達(dá)到節(jié)能與環(huán)保目的。

關(guān)鍵詞：節(jié)能 酸露點(diǎn) 煙氣余熱利用

中圖分類號：TK09 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0131-02

在電廠鍋爐各項(xiàng)熱損失中，排煙損失占鍋爐總熱損失的比例最大。在高參數(shù)電廠鍋爐中表現(xiàn)更為明顯，排煙損失占鍋爐總熱損失的40%～50%，甚至更高。因此，降低排煙溫度，提高鍋爐熱效率，對電廠的節(jié)能減排有重要意義[1]。

1 鍋爐煙氣余熱回收利用技術(shù)

有多種方法可以降低鍋爐排煙熱損失。從運(yùn)行方面來講，燃用設(shè)計(jì)煤種或適宜實(shí)際運(yùn)行的煤種，保證鍋爐燃燒良好，保持穩(wěn)定、適當(dāng)?shù)腻仩t出力，保持受熱面清潔、定期除灰，降低過量空氣系數(shù)、減少漏風(fēng)，都可以有效地降低排煙損失。由于目前公司運(yùn)行管理良好，從鍋爐的運(yùn)行、檢修、試驗(yàn)、檢測等管理方面已無更大的節(jié)能空間。采取新的節(jié)能技術(shù)，例如尾部煙道增設(shè)余熱回收換熱器的方法才能進(jìn)一步突破節(jié)能瓶頸。

1.1 余熱回收換熱器

煙氣溫度每降低15 ℃，鍋爐熱效率提高1%。但煙氣溫度不能低于酸露點(diǎn)，否則會發(fā)生結(jié)露腐蝕，為應(yīng)對鍋爐負(fù)荷波動及燃燒煤種的變化，換熱器壁面溫度應(yīng)做到可以調(diào)控[2]。

換熱器的壁面溫度做到可控可調(diào)，實(shí)際運(yùn)行時(shí)換熱器最低壁溫控制值應(yīng)參照用戶實(shí)際所使用燃料的煙氣酸露點(diǎn)作相應(yīng)變動，通過調(diào)節(jié)經(jīng)過換熱器的除鹽水的量，控制換熱器放熱段的放熱量，達(dá)到控制換熱器的壁溫的目的。

換熱器利用煙氣余熱可以加熱除鹽水、凝結(jié)水或者空氣。換熱器的安裝位置較為靈活，如果安裝在空氣預(yù)熱器之后、除塵器之前，即可以降低排煙溫度，又可以起到保護(hù)除塵器的目的，特別是對布袋除塵器有明顯的保護(hù)效果。

運(yùn)行過程中，煙氣中的飛灰對換熱器磨損比較嚴(yán)重。防止換熱器被飛灰磨損的方法：（1）增大換熱器進(jìn)出口煙道截面積，減少平均流速?？紤]到積灰、阻力、迎風(fēng)面的灰分硬度和換熱效率的綜合影響，一般將換熱器的煙氣平均斷面流速控制在7～10 m/s之間；并設(shè)計(jì)斷面速度梯度，避免底部積灰；（2）采用導(dǎo)流板或防磨瓦。具體操作是適當(dāng)增加導(dǎo)流板以防止煙氣走廊的產(chǎn)生，在前兩排（沿?zé)煔夥较颍┘友b防磨瓦，在前三排（沿?zé)煔夥较颍┎捎梅滥コ崞?，減少飛灰顆粒對換熱管道的直接沖擊性磨損，延長換熱器的使用壽命。（3）增加管材厚度，防止管子被飛灰磨穿。（4）選用耐腐蝕材料，比如ND鋼（09CrCuSb），它具有較強(qiáng)的抗低溫腐蝕能力，力學(xué)性能與碳鋼相當(dāng)[3]。

1.2 酸露點(diǎn)計(jì)算

如果安裝于鍋爐尾部的換熱器受熱面的最低壁溫低于煙氣的酸露點(diǎn)，將發(fā)生嚴(yán)重的酸露腐蝕和堵灰，影響鍋爐安全運(yùn)行。所以，換熱器的壁面溫度必須控制在酸露點(diǎn)之上，在保證受熱面不結(jié)露的前提下降低排煙溫度。

酸露點(diǎn)計(jì)算根據(jù)《鍋爐機(jī)組熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法》經(jīng)驗(yàn)公式：

考慮到灰分對于酸露點(diǎn)的影響，我國廣泛的使用此經(jīng)驗(yàn)公式。

其中：

tld為純水蒸汽露點(diǎn)溫度；由水蒸氣表查取或者按照下式計(jì)算：

為煙氣中水蒸氣體積分?jǐn)?shù)，%；

Szs為燃料折算硫份，kg/kJ。

Azs為燃料折算灰分，kg/kJ。

式中：Sar，Aar，Qar，net，p分別為收到基硫分，收到基灰分及低位發(fā)熱量；β為與爐膛出口的過量空氣系數(shù)有關(guān)的常數(shù)。

2 節(jié)能環(huán)保效益

電廠鍋爐利用煙氣余熱回收技術(shù)，可以提高鍋爐熱效率，降低煤耗，增加發(fā)電量，減少二氧化硫等有害氣體排放。

以一臺蒸發(fā)量為75 t/h循環(huán)流化床鍋爐為例，尾部煙氣流量為136000 Nm3/h，通過煙氣余熱回收換熱器，將尾部煙氣由146 ℃降低到125 ℃，降低幅度21 ℃，回收的熱量全部用于加熱除鹽水。

2.1 回收的熱量

（kW）

式中：Vg為煙氣流量，Nm3/h；

為煙氣密度，取1.295kg/Nm3；

為煙氣比熱，取1.12 kJ/（kg·℃）；

ΔT為換熱器前、后排煙溫度溫差，℃；

為設(shè)備保熱系數(shù)，取0.98；

為換熱器回收熱量，kW。

2.2 等效標(biāo)煤量

式中：為換熱器回收熱量，kW；

H為設(shè)備每年運(yùn)行小時(shí)數(shù)，取4320 h；

為標(biāo)煤的發(fā)熱量，kcal/Nm3；

為鍋爐效率，取89.92%；

860為“大卡”和“千瓦時(shí)”單位轉(zhuǎn)換系數(shù)。

應(yīng)用換熱器技術(shù)進(jìn)行節(jié)能改造后，回收了原直接排放煙氣中的熱量1128 kW，相當(dāng)于年節(jié)約標(biāo)煤666 t（按年運(yùn)行4320 h計(jì)）。

2.3 引風(fēng)機(jī)增加的能耗

由于在煙道中增加煙氣回收裝置，增加了系統(tǒng)的阻力，所以必然會增大引風(fēng)機(jī)的能耗。

（1）引風(fēng)機(jī)增加的能耗為：

式中：為引風(fēng)機(jī)增加的煙氣阻力，Pa；

為煙氣流量，Nm3/h；

為引風(fēng)機(jī)效率，取75%；

（2）增加的耗電量為15.11 kW，占總節(jié)能量的1.33%。

（3）增加的年總耗電量E為：

·

式中：為引風(fēng)機(jī)增加的能耗，kW；

H為設(shè)備每年運(yùn)行小時(shí)數(shù)，取4320 h。

2.4 循環(huán)經(jīng)濟(jì)效益分析

應(yīng)用余熱回收技術(shù)進(jìn)行節(jié)能改造后，回收了煙氣余熱，提高了鍋爐整體熱效率，節(jié)省了燃料消耗，從而降低了二氧化碳和二氧化硫的排放。

（1）節(jié)約原煤量G：

式中：為換熱器回收熱量，單位：kW；

H為設(shè)備每年運(yùn)行小時(shí)數(shù)，取4320 h；

為原煤的發(fā)熱量，單位：kCal/kg；

為鍋爐效率，取89.92%；

860為“大卡”和“千瓦時(shí)”單位轉(zhuǎn)換系數(shù)。

（2）二氧化碳減排量Nco2

式中：為收到基全碳；

為二氧化碳的分子量；

為碳的分子量。

（3）二氧化硫減排量Nso2

式中：為收到基全硫；

為二氧化硫的分子量；

為硫的分子量。

（4）經(jīng)濟(jì)效益分析。

如果按照標(biāo)煤價(jià)格900元/噸計(jì)算，該鍋爐年節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益和社會效益如表1所示。

3 結(jié)論

電廠鍋爐煙氣溫度的降低幅度不是隨意的，煙氣溫度需要控制在酸露點(diǎn)之上。只要能夠充分利用限制范圍之內(nèi)的余熱，就可以對電廠的經(jīng)濟(jì)效益有很大的提高。采用余熱回收利用技術(shù)有效的回收鍋爐尾部煙氣余熱，降低煤耗，提高鍋爐熱效率，增加發(fā)電量，降低二氧化碳與二氧化硫的排放量，達(dá)到節(jié)能與環(huán)保的目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 馮俊凱，沈幼庭，楊瑞昌.鍋爐原理及計(jì)算[M].北京：科學(xué)出版社，2003.

[2] 梁著文.煙氣余熱回收裝置的利用[J].沿海企業(yè)與科技，2010.

[3] 劉媛.鍋爐尾部煙氣余熱利用[J].科技資訊，2010