電站鍋爐余熱深度利用及尾部受熱面綜合優(yōu)化

秦　威

電站鍋爐余熱深度利用及尾部受熱面綜合優(yōu)化

秦威

我國(guó)電站鍋爐行業(yè)是一個(gè)蓬勃發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，鍋爐行業(yè)及相關(guān)企業(yè)也面臨著各種挑戰(zhàn)?，F(xiàn)階段，火力發(fā)電仍將在電力工業(yè)中占據(jù)重要地位，為社會(huì)發(fā)展提供有力的電力保障。但是在發(fā)電過(guò)程中，電站鍋爐的排煙溫度可以達(dá)到100 ℃以上，損失的熱量非常多。因此，有必要充分回收和利用電站鍋爐尾部煙氣余熱，降低電廠煤量消耗，以有效提高利用率以及電廠經(jīng)濟(jì)效益。因此，對(duì)電站鍋爐余熱進(jìn)行深度的利用，以及對(duì)尾部受熱面綜合優(yōu)化進(jìn)行研究，具有極其深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

電站鍋爐；余熱利用；尾部受熱面優(yōu)化

近年來(lái)，環(huán)保節(jié)能成為中國(guó)電力工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要方向，隨著能源價(jià)格的不斷上漲，以及國(guó)家提出嚴(yán)格的節(jié)能減排需求，火電行業(yè)在“上大壓小”的政策導(dǎo)向下積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，電力企業(yè)逐漸重視鍋爐尾部煙氣余熱的回收利用，加強(qiáng)對(duì)煤炭資源的利用率，不僅有效節(jié)省了國(guó)家資源，同時(shí)對(duì)自身發(fā)展也具有積極作用。

1　電站鍋爐余熱深度利用

當(dāng)前的電站系統(tǒng)中，通常會(huì)需要大量的蒸汽，來(lái)自汽機(jī)中的蒸汽不僅能夠用來(lái)加熱凝結(jié)水，提高凝結(jié)水溫度，而且能夠通過(guò)冷卻凝結(jié)成相應(yīng)的熱水，進(jìn)而失去做功能力。充分回收利用煙氣余熱，能夠進(jìn)一步提升鍋爐余熱的利用情況，利用余熱進(jìn)行加熱凝結(jié)水，可以減少對(duì)蒸汽的抽取，使蒸汽繼續(xù)在后續(xù)汽輪機(jī)中做功，整體上提升了電站鍋爐的出功效果，最終提高了系統(tǒng)的工作效率。但是利用余熱進(jìn)行做功的系統(tǒng)并不夠完善，存在一些問(wèn)題和限制，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，通常來(lái)說(shuō)低溫省煤器的煙氣入口溫度是不變的，煙氣出口溫度受到材料的限制，材料必須具有耐腐蝕性特點(diǎn)；第二，余熱的利用受到很多因素的影響，例如鍋爐煙氣成分以及煙氣溫度，同時(shí)還受到汽輪機(jī)等因素的影響，也就是說(shuō)余熱受到最高抽氣能級(jí)的影響；第三，余熱容易受到傳熱面積以及空間的限制，需要在實(shí)際工程中，保持?jǐn)?shù)溫差在20 ℃以上。

因此，基于以上考慮，可以利用熱力參數(shù)，進(jìn)行煙氣余熱加熱凝結(jié)水的典型方案設(shè)計(jì)。在并聯(lián)形式方案中，低溫省煤器與回?zé)峒訜崞髟跓崃ο到y(tǒng)中進(jìn)行并聯(lián)，同時(shí)確保凝結(jié)水流出回?zé)峒訜崞鲿r(shí)，溫度保持不變狀態(tài)，盡可能節(jié)省抽氣；在串聯(lián)方案中，凝結(jié)水在回?zé)峒訜崞鞒隹谔帲诹鹘?jīng)低溫省煤器吸收熱量之后，然后返回?zé)崃ο到y(tǒng)，最后在更加高級(jí)的回?zé)峒訜崞鞯娜肟谔?，同主凝結(jié)水進(jìn)行匯合，此時(shí)的煙氣余熱放熱節(jié)省較高一級(jí)的抽汽。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，可以明確了解到，串聯(lián)和并聯(lián)兩種聯(lián)接方式，在進(jìn)行相同煙氣余熱的回收情況下，節(jié)省同一級(jí)抽汽所獲得的做功收益一致；如果想要獲取更多的效益，必須更加高級(jí)的回?zé)嵯到y(tǒng)抽汽進(jìn)行節(jié)省工作，串聯(lián)系統(tǒng)條件下的低溫省煤器，由于換熱溫度相對(duì)比較大，因此更加有利于換熱面積的減少。

2　電站鍋爐尾部受熱面余熱利用綜合優(yōu)化

2.1鍋爐尾部排煙余熱利用

傳統(tǒng)的鍋爐尾部手熱面系統(tǒng)，長(zhǎng)期以往都會(huì)將尾氣直接排向大氣環(huán)境中，不僅對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，同時(shí)也極大程度的損失了鍋爐排煙溫度。電站鍋爐的排煙溫度非常高，一般來(lái)說(shuō)在100℃以上，充分回收利用鍋爐的煙氣余熱，對(duì)電廠經(jīng)濟(jì)效益的提升具有重要意義?，F(xiàn)階段，能夠有效解決余熱利用的措施，通常會(huì)在煙氣管道中加入低溫省煤器。鍋爐的煙氣余熱能夠?qū)δY(jié)水進(jìn)行充分加熱，所產(chǎn)生的蒸汽流入到后續(xù)汽輪機(jī)中進(jìn)行做功，電站系統(tǒng)的總出功增加，進(jìn)而有效提高系統(tǒng)對(duì)資源的利用率。在具體的實(shí)際工作中，低溫省煤器的煙氣入口溫度往往是固定的，而出口溫度又受材料承受煙氣腐蝕能力的限制。通過(guò)具體實(shí)驗(yàn)可以分析出，現(xiàn)有的煙氣余熱利用系統(tǒng)中，在空氣預(yù)熱器的出口處進(jìn)行低溫省煤器的裝置，能夠有效實(shí)現(xiàn)煙氣溫度的降低，一般可降低20～30 ℃。此外，利用煙氣余熱進(jìn)行對(duì)回?zé)嵯到y(tǒng)中凝結(jié)水的加熱工作，不但有利于降低回?zé)岢槠?，而且能夠?qū)崿F(xiàn)電廠節(jié)能減排的目的。

2.2新型電站鍋爐尾部受熱面優(yōu)化布置

新型電站鍋爐尾部受熱面的優(yōu)化布置，在空氣預(yù)熱器的使用上，需要采取嚴(yán)格的分級(jí)布置，主要有低溫空氣預(yù)熱器、主空氣預(yù)熱器、以及高溫空氣預(yù)熱器。煙氣流經(jīng)低溫過(guò)熱器后，然后經(jīng)過(guò)在低溫再熱器的影響下進(jìn)行換熱，之后高溫空氣預(yù)熱器以及省煤器，此二者位于尾部分隔煙道內(nèi)，同時(shí)必須采取并聯(lián)布置。最后煙氣流入尾部主煙道，經(jīng)過(guò)主空氣預(yù)熱器、低溫省煤器、以及低溫空氣預(yù)熱器后，脫硫后排向大氣。而受到空氣預(yù)熱器加熱的環(huán)境溫度空氣，最終與煤粉進(jìn)行充分燃燒。新型電站鍋爐尾部受熱面的優(yōu)化配置，能夠使入口煙氣溫度和出口煙氣溫度相互獨(dú)立，入口煙氣換熱不再影響出口空氣溫度。新型優(yōu)化配置進(jìn)一步提高了煤粉的燃燒利用率，同時(shí)在換火過(guò)程中降低了損失，使空氣預(yù)熱器和省煤器的換熱過(guò)程得到了極大程度的優(yōu)化。

3　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，各個(gè)電廠全面開(kāi)展利用電站鍋爐煙氣余熱加熱凝結(jié)水的多種典型集成方案設(shè)計(jì)，充分利用鍋爐尾部煙氣余熱加熱回?zé)嵯到y(tǒng)中的凝結(jié)水，通過(guò)對(duì)抽汽的排擠使之返回汽輪機(jī)中，持續(xù)膨脹做功，能夠有效地節(jié)省煤炭資源，提高電廠機(jī)組工作效率，在實(shí)現(xiàn)電廠節(jié)能減排的同時(shí)，極大程度地提高了經(jīng)濟(jì)效益，為電廠的可持續(xù)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］ 徐鋼，許誠(chéng)，楊勇平，等. 電站鍋爐余熱深度利用及尾部受熱面綜合優(yōu)化 ［J］. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013（14）：1-8，15.

［2］ 郝衛(wèi). 電站鍋爐尾部受熱面綜合優(yōu)化設(shè)計(jì) ［J］. 華東電力，2014（1）：193-197.

［3］ 宋景慧，闞偉民，許誠(chéng)，等. 電站鍋爐煙氣余熱利用與空氣預(yù)熱器綜合優(yōu)化 ［J］. 動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2014（2）：140-146.

邵陽(yáng)學(xué)院湖南邵陽(yáng)422000

Utilization of residual heat and comprehensive optimization of tail heating surface of power station boiler

Qin Wei

The power plant boiler industry in China is a booming industry，at the same time，the boiler industry and related enterprises are facing various challenges. At this stage，thermal power will continue occupying an important position in the power industry，to provide power for the social development. But in the power generation process，the flue gas temperature of the power station boiler can reach more than 100 ℃，the loss of heat is very much. So it is necessary to make full use of the waste heat from the tail gas of the power station boiler to reduce the coal consumption of the power plant，which can effectively improve the utilization rate and economic benefit of the power plant. Therefore，it is of great practical significance to study the utilization of waste heat of power station and the comprehensive optimization of the heating surface of the tail.

power station boiler；waste heat utilization；optimization of tail heating surface

TK 1

A