試論火力發(fā)電廠低溫煙氣余熱利用

張芳

（石家莊良村熱電有限公司，河北石家莊 052165）

試論火力發(fā)電廠低溫煙氣余熱利用

張芳

（石家莊良村熱電有限公司，河北石家莊 052165）

本文結(jié)合工程項目，在分析當前的火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)基礎(chǔ)上，探討了火力發(fā)電廠低溫煙氣余熱利用問題進行分析，具體探討了低溫省煤器方案涉及到各個方面問題，重點從金屬安全壁溫、煙氣酸露點溫度、水側(cè)入口的水溫、低溫腐蝕方案以及安裝位置等方面進行分析，經(jīng)過實踐檢驗，通過有效設(shè)置低溫省煤器，能夠使得火力發(fā)電廠取得有效的經(jīng)濟效益。

火力發(fā)電廠 低溫煙氣 余熱利用 低溫省煤器

1 引言

針對當前的火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)進行分析，一般情況下，全廠的熱效率獲得主要是通過以下三種方法：一是，通過有效保證汽機入口蒸汽初參數(shù)有效提高，但是，由于提高的整體參數(shù)，則會影響到亞臨界、超臨界機組的設(shè)備以及系統(tǒng)成本問題；二是，使得汽輪機的排汽參數(shù)有效降低，考慮到電廠的氣候條件以及地理位置的影響，僅能使在一定范圍內(nèi)控制相應(yīng)的循環(huán)冷卻水溫，針對下降的汽輪機排氣參數(shù)則是有一定限制；三是，針對鍋爐的排煙熱損失應(yīng)該盡量減少。在鍋爐運行過程中，對于排煙熱損失來講則是重要的熱損失，相比于設(shè)計值的要求，發(fā)電廠的鍋爐排煙溫度都已經(jīng)超過其限度。所以，通過有效的低溫余熱回收裝置，保證排煙溫度的降低，有利于有效地使得排煙損失減少。利用低溫省煤器則能起到有效的鍋爐排煙余熱方法。部分汽輪機的回熱抽汽能夠通過低溫省煤器而得到節(jié)省，針對不變的汽量要求下，汽輪機所能夠節(jié)省的抽汽，則是可以從抽汽口返回，而繼續(xù)進行膨脹做功［1］。所以，在給定的進汽量的要求下，可以滿足機組進行多發(fā)電的要求，這里結(jié)合國內(nèi)某660MW新建機組，針對低溫省煤器所涉及相關(guān)內(nèi)容進行分析和探討，提出有效的解決方案。

2 低溫省煤器方案分析與思考

2.1 低溫省煤器簡介

針對電站排煙余熱進行分析，可以發(fā)現(xiàn)，其存在兩種有效的回收方式［2］，一是，利用相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，有效進行其他能源的轉(zhuǎn)化；二是，利用有效的能量轉(zhuǎn)化，還是通過熱能方式進行有效回收，再次回到熱力系統(tǒng)中。針對余熱回收方式問題，應(yīng)該從電廠的實際情況出發(fā)，考慮到相應(yīng)的電廠、回收效率、回收熱量等方面的需求。針對當前市場上眾多的煙氣余熱回收裝置來說，針對把余熱回收至熱力系統(tǒng)過程中進行分析，低溫省煤器則具有較強的可靠性和安全性。相比于常規(guī)省煤器來說，低溫省煤器采用的進行的換熱介質(zhì)也是凝結(jié)水。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)分析

2.2.1 確定金屬安全壁溫

應(yīng)該有效確定相關(guān)的低溫省煤器的金屬安全壁面溫度，這樣能有效保證低溫省煤器受熱面壁面出現(xiàn)一定的低溫酸性腐蝕問題，能夠有效讓機組進行可靠的運行。所以，可以看出，應(yīng)該保證確定出10℃的溫度裕量，根據(jù)實際的煤質(zhì)要求，項目的低溫省煤器的金屬安全壁溫則是100℃～102℃范圍?？紤]到由于實際情況中可能存在過高的基硫份情況，這樣就應(yīng)該保證去低溫省煤器的凝結(jié)水進行關(guān)閉，有效避免出現(xiàn)一定的腐蝕問題。所以，這里選擇低壓省煤器出口煙溫為102℃。

2.2.2 確定煙氣酸露點溫度

根據(jù)實際所引用的低溫省煤器情況來看，對于換熱器的低溫受熱面壁溫來說，如果在排煙溫度過低的情況下，則會導致出現(xiàn)酸露點的問題，使得受熱面金屬嚴重腐蝕問題有可能出現(xiàn)，就會造成鍋爐安全運行存在一定的隱患。所以，在進行煙氣熱量回收的過程中，第一位應(yīng)該考慮到由于低溫省煤器而造成的低溫腐蝕的問題。在進行有效低溫腐蝕的判斷過程中，則應(yīng)該充分考慮到如何有效地確定煙氣酸露點溫度。利用相關(guān)的計算公式，結(jié)合實際經(jīng)驗，在本項目中，工程露點溫度在控制在90℃～92℃。

2.2.3 水側(cè)入口的水溫確定

為了能使得低溫省煤器的受熱面盡可能不受到低溫酸腐蝕影響，應(yīng)該保證進水溫度不能過低，另外，如果進口水溫比較高，則會使得換熱器的換熱面積大大增加，這就不可避免出現(xiàn)了過高的設(shè)備造價問題，存在不合理的經(jīng)濟性。所以，應(yīng)該選擇合適的水側(cè)入口的溫度，對于低溫省煤器具有一定的節(jié)能意義。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，采用40%～50% THA則會導致入口凝結(jié)水溫過低，容易造成一定的腐蝕問題，應(yīng)該關(guān)閉相應(yīng)的低溫省煤器凝結(jié)水，對于余熱利用來說，則就具有75%～100% THA負荷問題。

2.2.4 確定低溫腐蝕方案

針對低溫腐蝕的具體方案來說，主要包括以下兩個方面：一是，通過有效的耐腐蝕的低溫系統(tǒng)，有效控制低溫省煤器在壁溫小于102℃的環(huán)境下，但是，應(yīng)該要要求高于水蒸氣的飽和溫度在25℃區(qū)間內(nèi)，可以接受相應(yīng)的大約在腐蝕速度0.2mm/a的金屬壁的腐蝕速度。所以，為了有效避免出現(xiàn)過快的腐蝕問題，應(yīng)該控制凝結(jié)水溫度在65℃以上；二是，應(yīng)該選擇有效的耐腐蝕材料，優(yōu)選相應(yīng)的耐低溫腐蝕的鋼材，根據(jù)相關(guān)的鋼材的低溫腐蝕速率進行分析，經(jīng)過統(tǒng)計，18-8不銹鋼、ND鋼則具有比較好的抗低溫腐蝕能力，由于不銹鋼具有較高的價格，所以，這里采用ND鋼作為省煤器換熱元件。

2.2.5 確定安裝位置

第一，在對于除塵器入口布置方面，國內(nèi)的相關(guān)小容量機組中，經(jīng)常出現(xiàn)相關(guān)的鍋爐排煙溫度超過設(shè)計值的情況，所以，對于低溫省煤器的加裝過程中，應(yīng)該保持其在電除塵器進口和空預器出口之間的煙道過程中。結(jié)合本工程的實際情況，出口煙溫則為102℃，相比于煙氣露點溫度，大約高10℃左右，所以，這對于相關(guān)的下游設(shè)備則是安全的。同時，在除塵器的進口進行相關(guān)的布置低溫省煤器，能夠保證煙氣體積在除塵器的下游能夠降低3%左右，這樣的情況下，則會造成相關(guān)的引風機、煙道的容量有所減少。另外，也會導致煙氣側(cè)阻力有所增加，并能增加相應(yīng)的風機電耗。

第二，在進行相關(guān)的布置除塵器出口方案中，相比于其入口布置來說，能夠有效使得減少99.8%的粉塵，應(yīng)該針對特定的煤種，有效使得飛灰濃度控制在60mg/Nm3中，能有利于避免出現(xiàn)相應(yīng)的堵灰、積灰以及磨損問題；另外，在引風機入口之前的設(shè)置，能夠有效使得煙氣流量和溫度有所降低，使得引風機軸功率有效降低，提高設(shè)備的安全性。

3 結(jié)語

針對低溫省煤器的技術(shù)方面以及經(jīng)濟性方面進行比較和分析，能夠有效實現(xiàn)除塵和節(jié)能的需求，并且給出本工程中的布置除塵器的方案，經(jīng)過實踐檢驗，通過有效設(shè)置低溫省煤器，能夠取得有效的經(jīng)濟效益。

［1］牛樹赟.某循環(huán)流化床鍋爐增設(shè)低溫省煤器降低排煙溫度的節(jié)能分析［J］.熱力發(fā)電，2012，41（10）.

［2］李斌，黨自力.低溫省煤器設(shè)計及其動態(tài)特性分析［J］.熱力發(fā)電，2014，43（2）.