燃煤鍋爐煙氣余熱回收設(shè)備節(jié)能改造

廖志明

摘要：結(jié)合工程實(shí)例，闡述了燃煤鍋爐煙氣余熱回收設(shè)備的概況，并對(duì)其進(jìn)行節(jié)能改造提出了相關(guān)的注意事項(xiàng)。通過(guò)對(duì)節(jié)能改造的結(jié)果進(jìn)行分析，開(kāi)始對(duì)鍋爐煙氣余熱回收設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造，以提高鍋爐的燃燒效率，提高其工作效率。

關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐；熱損失；節(jié)能；設(shè)備改造

中圖分類(lèi)號(hào)：TK229.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095－6835（2014）09－0054－02

1提出問(wèn)題

排煙熱損失是鍋爐機(jī)組中最大的熱損失（一般為5%～12%），排煙溫度越高，則排煙熱損失就越大。對(duì)地處干燥地區(qū)的燃煤鍋爐來(lái)說(shuō)，夏季環(huán)境溫度常在35 ℃以上，而鍋爐排煙溫度卻達(dá)到了165 ℃以上，高溫嚴(yán)重威脅著脫硫設(shè)施的安全運(yùn)行。較高的排煙溫度對(duì)大部分電廠采用的石灰石－石膏濕法脫硫系統(tǒng)而言，需要在噴淋吸收塔內(nèi)采用大量的工藝水來(lái)降溫，最終將煙氣溫度平衡在50 ℃左右后排放。這部分熱量對(duì)脫硫系統(tǒng)來(lái)說(shuō)不起任何作用，同時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致脫硫效率較低。資料顯示，當(dāng)吸收塔入口煙氣溫度降低6～10 ℃時(shí)，脫硫效率能提高1%～2%.但是，降低排煙溫度則會(huì)受鍋爐受熱面金屬消耗、通風(fēng)阻力、風(fēng)機(jī)電耗和尾部受熱面低溫腐蝕等因素的影響。同時(shí)，由于排放的煙氣含濕量較大，在環(huán)境溫度較低且濕度較大時(shí)，就會(huì)在煙囪周?chē)a(chǎn)生“石膏雨”，嚴(yán)重影響廠區(qū)的文明生產(chǎn)。針對(duì)以上情況，通過(guò)對(duì)燃煤鍋爐煙氣余熱回收設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造，可以明顯減少因蒸發(fā)而導(dǎo)致的排放煙氣含濕量，有效減少了濕煙囪周?chē)摹笆嘤辍保休^為明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)環(huán)保效益。

2煙氣余熱回收設(shè)備改造

2.1煙氣余熱回收設(shè)備改造的必要性

目前，火電機(jī)組熱損失主要有兩部分：①汽輪機(jī)系統(tǒng)的排汽冷凝熱損失。從熱力循環(huán)上看，對(duì)凝汽式機(jī)組而言，這項(xiàng)熱損失是無(wú)法避免的。②鍋爐的熱損失。隨著科技的發(fā)展和電力技術(shù)的進(jìn)步，盡管電站鍋爐的經(jīng)濟(jì)性得到了很大提高，但是，國(guó)內(nèi)外許多電站鍋爐依然普遍存在排煙溫度偏高、排煙熱損失偏大、風(fēng)機(jī)功耗大等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。其中，排煙熱損失是鍋爐各項(xiàng)熱損失中最大的一項(xiàng)，一般為5%～12%，占鍋爐熱損失的60%～70%. 影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度，一般情況下，排煙溫度每增加10 ℃，排煙熱損失會(huì)增大0.6%～1.0%，相應(yīng)地就會(huì)多耗煤1.2%～2.4%. 如果以燃用熱值為20 000 kJ/kg煤的480 t/h超高壓鍋爐為例，則每年可多消耗數(shù)萬(wàn)噸動(dòng)力用煤。

2.2煙氣余熱回收設(shè)備概況

煙氣余熱回收設(shè)備實(shí)際上是一個(gè)管式的煙氣-水換熱器，布置在引風(fēng)機(jī)出口至吸收塔入口的煙道中，用來(lái)吸收機(jī)組的排煙熱損失。煙氣余熱回收設(shè)備循環(huán)水來(lái)自汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)的低壓加熱器，在換熱器中吸收排煙熱量，用來(lái)降低排煙溫度，同時(shí)代替部分低壓加熱器的作用，用來(lái)減少部分汽輪機(jī)的回?zé)岢槠?。在汽輪機(jī)進(jìn)汽量不變的情況下，該部分抽汽將從抽汽口返回汽輪機(jī)下一級(jí)進(jìn)一步做功，如此可以降低煤耗。

3電廠機(jī)組熱力系統(tǒng)簡(jiǎn)介

某電廠采用容量為300 MW機(jī)組，鍋爐為1臺(tái)480 t/h熱電聯(lián)產(chǎn)環(huán)保型循環(huán)流化床鍋爐，全年運(yùn)行時(shí)間7 640 h。鍋爐形式為超高壓中間再熱、自然循環(huán)、單汽包循環(huán)流化床。設(shè)計(jì)排煙溫度為136 ℃，實(shí)際年平均排煙溫度為156 ℃，最高溫度可達(dá)175 ℃。該電廠脫硫島采用兩爐一塔的設(shè)計(jì)，不設(shè)煙氣換熱器（GGH）的石灰石－石膏濕法脫硫系統(tǒng)。每臺(tái)鍋爐從引風(fēng)機(jī)后的總煙道上引出煙氣，通過(guò)增壓風(fēng)機(jī)升壓，升壓后的煙氣進(jìn)入吸收塔并在吸收塔內(nèi)脫硫凈化，經(jīng)除霧器除去水霧后經(jīng)煙囪排入大氣。

4煙氣余熱回收設(shè)備改造注意事項(xiàng)

4.1確定冷端金屬壁溫

為了防止煙氣余熱回收設(shè)備腐蝕和積灰，需要確定一個(gè)安全的控制溫度。在正常運(yùn)行過(guò)程中，煙氣余熱回收設(shè)備的金屬壁溫必須高于酸露點(diǎn)，否則，極易出現(xiàn)金屬腐蝕和積灰的現(xiàn)象。

根據(jù)有關(guān)公式初步確定煙氣低溫腐蝕的露點(diǎn)溫度為83 ℃。因此，將煙氣余熱回收設(shè)備冷端金屬壁溫控制在90 ℃是安全的。

4.2換熱器傳熱管防堵灰措施

鍋爐煙氣中的灰塵不僅會(huì)污染傳熱管表面，影響傳熱效率，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)堵塞煙氣流動(dòng)通道，增大煙氣流動(dòng)阻力，甚至?xí)绊戝仩t的安全運(yùn)行。在這種情況下，不得不停機(jī)清灰。為此，采取如下措施以防止堵灰：①將煙氣余熱回收設(shè)備全部布置于靜電除塵器后，由于煙氣介質(zhì)清潔，可以有效防止換熱器的堵灰和磨損。②當(dāng)傳熱管金屬溫度高于煙氣酸露點(diǎn)溫度時(shí)，傳熱管上不會(huì)出現(xiàn)水結(jié)露，傳熱管上的積灰為干灰，此時(shí)，可采用吹灰器定時(shí)吹灰。在換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不會(huì)設(shè)置大量積灰源，保證吹灰器能吹到所有的管束，不留吹灰死角；保證傳熱管積灰程度在允許的范圍內(nèi)，使煙氣流動(dòng)阻力的增大幅度和傳熱能力的降低幅度都在允許范圍內(nèi)。③選擇合適的煙氣流速。選擇合適的煙氣流動(dòng)速度能使換熱管具有自清灰功能。一般說(shuō)來(lái)，換熱管自清灰的風(fēng)速應(yīng)高于12 m/s。

4.3煙氣余熱回收設(shè)備形式的選擇

煙氣余熱回收設(shè)備布置在脫硫塔入口。煙氣余熱回收設(shè)備采用管—?dú)な綗煔狻畵Q熱器，殼側(cè)為煙氣通道，管側(cè)為凝結(jié)水通道。煙氣余熱回收設(shè)備傳熱管有光管和高頻焊高效翅片管2種，采用高頻焊翅片管可以強(qiáng)化傳熱且能減輕低溫腐蝕，但翅片管表面易積灰。當(dāng)冷端金屬壁溫低于煙氣露點(diǎn)溫度產(chǎn)生濕灰時(shí)，積灰不易清理。采用傳熱光管，其傳熱效果不如高頻翅片管，但傳熱管表面黏結(jié)濕灰后較容易清除，可以保證設(shè)備的運(yùn)行安全，所以，換熱器傳熱管形式應(yīng)根據(jù)設(shè)備的具體運(yùn)行條件選擇。

5煙氣余熱回收設(shè)備改造節(jié)能效果分析

有人認(rèn)為，把煙氣余熱輸入回?zé)嵯到y(tǒng)中會(huì)排擠部分抽汽，導(dǎo)致熱力循環(huán)效率降低；被排擠的部分抽汽會(huì)增加凝汽器的排汽量，使汽輪機(jī)真空度有所下降。這兩點(diǎn)對(duì)于煙氣余熱回收設(shè)備來(lái)說(shuō)，是節(jié)能的主要問(wèn)題所在。

實(shí)際上，增設(shè)煙氣余熱回收設(shè)備后，大量煙氣余熱進(jìn)入回?zé)嵯到y(tǒng)，這是在沒(méi)有增加鍋爐燃料量的前提下獲得的額外熱量，必然會(huì)以一定的效率轉(zhuǎn)變?yōu)殡姽?。這個(gè)新增功量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于排擠抽汽和汽輪機(jī)真空度微降所引起的功量損失，所以，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性無(wú)例外，都是提高的。

通過(guò)煙氣余熱回收設(shè)備改造前后TRL工況經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比（出口煙溫110 ℃）可以看出，改造后的煙氣余熱回收設(shè)備可使供電煤耗率降低4.2 g/kW?h，如果機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)按7 640 h計(jì)算，可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤8 663 t。按照每噸標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)160元計(jì)算，可節(jié)約生產(chǎn)成本138.608 0萬(wàn)元。6 改造后效果鍋爐改造后，其使用效果主要體現(xiàn)在兩方面：①鍋爐煙氣余熱回收設(shè)備全組投運(yùn)后，使鍋爐排煙溫度從175 ℃降低到110 ℃左右。利用這部分煙氣余熱，既能達(dá)到較好的脫硫效果，又可以使每臺(tái)機(jī)組的發(fā)電煤耗降低4.2 g/kW?h。同時(shí)，加裝煙氣余熱回收設(shè)備后，會(huì)產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。②吸收塔入口煙氣溫度同比降低了50 ℃，使吸收塔內(nèi)蒸發(fā)水量減少了43.13 t/h，濕煙氣的流量減少了12%左右，煙氣流速降低了2.29 m/s。煙氣的攜帶動(dòng)能大大減小，大大減輕了排放煙氣中的石膏含量，有效減少了“石膏雨”現(xiàn)象。7 結(jié)束語(yǔ)總之，燃煤鍋爐是發(fā)電廠的重要設(shè)備，在現(xiàn)今講究低耗環(huán)保的新理念下，必須積極研究燃煤鍋爐的使用方法，通過(guò)新的研究理念，不斷實(shí)踐，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，降低能源消耗，減少環(huán)境污染。參考文獻(xiàn)［1］趙耀武.優(yōu)化鍋爐結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行［J］.中國(guó)建設(shè)信息供熱制冷，2008（07）.［2］李俊東，韓殿營(yíng)，李耀榮，等.在用燃煤鏈條爐排鍋爐的節(jié)能改造［J］.工業(yè)鍋爐，2010（02）.〔編輯：白潔〕Coal-fired Boiler Flue Gas heat Recovery Energy Saving EquipmentLiao ZhimingAbstract: Combining engineering examples, elaborated coal-fired boiler flue gas heat recovery equipment overview, and its energy-saving put forward relevant considerations. By analyzing the results of energy saving, start the boiler flue gas heat recovery equipment for energy saving in order to improve the combustion efficiency of the boiler, to improve their work efficiency. Key words: coal-fired boilers; heat loss; equipment modification; saving