350MW超臨界 鍋爐機組煙氣余熱再利用技術(shù)

陳秉元

（嘉峪關(guān)隴源電力工程有限公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

350MW超臨界 鍋爐機組煙氣余熱再利用技術(shù)

陳秉元

（嘉峪關(guān)隴源電力工程有限公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

環(huán)境問題和能源問題是當(dāng)前全球面臨的重大問題，鍋爐機組煙氣對環(huán)境污染程度較為嚴(yán)重，還造成了大量的熱量浪費，因此，開發(fā)鍋爐機組煙氣余熱利用技術(shù)有利于緩解環(huán)境和能源問題。文章從原理、LGGH系統(tǒng)和技術(shù)方案三個方面對350MW超臨界鍋爐機組煙氣余熱再利用技術(shù)進行了分析。

350MW；超臨界鍋爐機組；煙氣余熱；再利用技術(shù)；環(huán)保節(jié)能

熱污染是一種新型的環(huán)境污染，對人類的生存和發(fā)展造成了嚴(yán)重威脅。熱污染是各種余熱造成的環(huán)境污染，來源于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活，例如：工業(yè)生產(chǎn)中使用的工業(yè)鍋爐將余熱直接排放到環(huán)境當(dāng)中，造成的環(huán)境污染，嚴(yán)重破壞了生態(tài)系統(tǒng)。余熱不加以利用就會造成環(huán)境污染，如果加以利用，不僅保護了環(huán)境，還提高了能量利用效率，此外，還能夠有效改善生態(tài)環(huán)境，促進工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 350MW超臨界機組概述

本文研究的是某電廠350MW超臨界機組#1、#2鍋爐。鍋爐型號為HG-1163/25.4-PM1。該鍋爐為超臨界變壓直流爐，單爐膛、一次中間加熱，燃燒方式為前后墻對沖布置，設(shè)置了平衡通風(fēng)系統(tǒng)和固態(tài)排渣通道，鍋爐整體為鋼結(jié)構(gòu)框架，屬于Ⅱ型全懸吊結(jié)構(gòu)鍋爐。鍋爐采用的燃燒器為低NOX旋流式煤粉燃燒器，燃燒過程中采用的技術(shù)為分級燃燒和濃淡燃燒技術(shù)，此種燃燒技術(shù)在降低NOX排放量和鍋爐負荷方面發(fā)揮著重要作用。鍋爐啟動系統(tǒng)采用內(nèi)置式分離啟動系統(tǒng)，運行過程中調(diào)節(jié)負荷的方式為調(diào)整燃料和水的比例，在燃料和水配比合理的情況下，再借助于一、二級減溫水，則可以有效調(diào)整主蒸汽溫度。對風(fēng)煙系統(tǒng)而言，采用的是單列設(shè)計方式，動葉可調(diào)軸流送風(fēng)機、可調(diào)軸流一次風(fēng)機和雙級動葉可調(diào)軸流引風(fēng)機各一臺，另外配置了一臺三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。

2 煙氣余熱利用技術(shù)原理

煙氣余熱利用主要是對煙氣進行加熱，然后再次利用，具體做法是在鍋爐空預(yù)器后的煙道中與凝結(jié)水回路并聯(lián)布置煙氣加熱器，從低壓加熱器系統(tǒng)端口入水，經(jīng)煙氣換熱器加熱后，再與低壓加熱器出口的凝結(jié)水匯合在一起。在煙氣加熱過程中，進水量的切換和調(diào)整是通過電動調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)的，目的在于確保兩種凝結(jié)水的溫度一致。

3 余熱利用方式的評價分析

3.1 余熱的直接利用

余熱的直接利用方式有四種，分別為預(yù)熱空氣、干燥、生產(chǎn)熱水和蒸汽、制冷。預(yù)熱空氣利用的是高溫?zé)峤粨Q器，借助于高溫?zé)煔鈱﹀仩t的空氣進行加熱，從而有效提高鍋爐燃燒效率，并有效節(jié)省燃料。鑒于此，預(yù)熱空氣在金屬冶煉過程中被廣泛使用。干燥則是利用鍋爐中排出的高溫氣體干燥一些材料和零部件。生產(chǎn)熱水和蒸汽主要是利用鍋爐中的中低溫余熱，目的是為了滿足工藝生產(chǎn)和生活需要，因此，可以發(fā)揮應(yīng)有的積極作用。制冷則主要是利用鍋爐的低溫余熱，并且借助于吸收式制冷系統(tǒng)，對周圍環(huán)境進行制冷或者空調(diào)?；厥罩械蜏赜酂豳Y源時直接利用余熱不利于提高熱回收效率，鑒于此，開發(fā)一種新型余熱利用方式才能夠有效提高余熱利用效率。

3.2 余熱發(fā)電

余熱能夠應(yīng)用于發(fā)電當(dāng)中，科學(xué)利用熱能轉(zhuǎn)電能技術(shù)，可以將工業(yè)生產(chǎn)和生活中的余熱轉(zhuǎn)換為電能。熱能轉(zhuǎn)電能技術(shù)大大提高了余熱利用效率，并且有效保護了環(huán)境。余熱發(fā)電分為三種主要方式：汽輪機組發(fā)電、燃氣輪機組發(fā)電和有機工質(zhì)循環(huán)。汽輪機組發(fā)電主要是利用余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽進行發(fā)電，能夠大大提高能源使用效率，目前，在鋼鐵、電廠、制造行業(yè)等得到廣泛應(yīng)用。燃氣輪機組發(fā)電則是利用高溫余熱，借助于加熱工質(zhì)推動燃氣 輪機組做功，從而完成發(fā)電。有機工質(zhì)循環(huán)發(fā) 電則 利用有機工質(zhì)進行發(fā)電，有機工質(zhì)特點是低沸點，比如正戊烷等，這些有機工質(zhì)進行朗肯循環(huán)，完成發(fā)電過程。該項發(fā)電技術(shù)主要應(yīng)用于各種低溫?zé)崮馨l(fā)電領(lǐng)域。

3.3 余熱的綜合利用

余熱綜合利用不同的方法進行余熱回收，進而實現(xiàn)能量的梯級利用。常見的余熱綜合利用方式為燃氣輪機的高溫排煙余熱，余熱不僅可以用來發(fā)電，還能夠用于生產(chǎn)工藝加熱和熱泵的供熱。余熱的綜合利用可謂是余熱利用的全新變革，利用效率得到極大提高。

4 LGGH煙氣余熱利用系統(tǒng)設(shè)計組成

4.1 LGGH煙氣余熱利用系統(tǒng)

LGGH是一種再熱裝置，主要用于煙氣余熱回收，該裝置是一種新型裝置，在除塵、脫硫提效和節(jié)約設(shè)備占地方面發(fā)揮著重要作用。LGGH主要是利用熱媒水，以高/低溫換熱器作為轉(zhuǎn)換介質(zhì)，科學(xué)進行熱量交換，從而有效降低電除塵入口煙氣溫度，最終提高脫硫后的凈煙氣溫度。

4.2 系統(tǒng)布置和組成

LGGH系統(tǒng)是一種煙氣余熱回收系統(tǒng)，通常安裝于除塵器前，主要組成部分是煙氣余熱回收裝置（以下簡稱Ⅰ級熱回收器）和煙氣余熱再熱裝置（以下簡稱Ⅱ級熱回收器）。在除塵器前的水平煙道內(nèi)安裝熱回收器受熱面管束，每臺鍋爐配置兩臺熱回收器。在脫硫塔的水平煙道內(nèi)安裝加熱器受熱面管束，每臺鍋爐配置一個再加熱器。LGGH系統(tǒng)在煙氣余熱利用方面發(fā)揮著重要作用。

鍋爐原煙氣的流程為：鍋爐→空氣預(yù)熱器→Ⅰ級熱回收器→除塵器→吸風(fēng)機箭頭→脫硫吸收塔→Ⅱ級熱回收器，最后到煙囪。煙氣經(jīng)過這一流程后釋放的熱量可以用來加熱脫硫后的熱氣。鍋爐煙氣余熱回收采用的是氣—水換熱器方式，在除塵器進口水平煙道上布置Ⅰ級熱回收器，主要考慮鍋爐煙氣余熱回收裝置的進出煙氣能夠均勻流動，不影響除塵器內(nèi)的煙氣流動效率和除塵器自身的除塵效率。Ⅱ級熱回收器布置在脫硫塔的水平煙道上，主要考慮鍋爐煙氣再熱裝置進出口煙氣能夠均勻流動，確保脫硫效率。

5 煙氣冷卻器加熱方案

煙氣冷卻器加熱方案一共有三種，加 熱凝結(jié)水、冬季加熱熱網(wǎng)水和夏季加熱制冷驅(qū)動熱水和加熱熱網(wǎng)水，分別適用于純發(fā)電機組、冷熱電三聯(lián)供機組以及熱電機組。下文對煙氣余熱利用技術(shù)方案進行分析：

5.1 加熱凝結(jié)水

冬季寒冷季節(jié)，熱網(wǎng)加熱器中疏水冷卻器冷源，可以由機組凝結(jié)水充當(dāng)，機組凝結(jié)水是凝結(jié)系統(tǒng)中分流出來的，從而使得凝結(jié)系統(tǒng)中低壓加熱器凝結(jié)水量減少，提高加熱器溫度。

5.2 冬季加熱熱網(wǎng)水和夏季加熱制冷驅(qū)動熱水

上述方案中加熱熱網(wǎng)水、加熱制冷驅(qū)動熱水，分別適用于冬季和夏季，才能夠確保均有足夠的冷源回收煙氣余熱，鍋爐煙氣冷卻器的進水量是通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)的。一般情況下，保證煙氣出口和管壁溫度，調(diào)節(jié)換熱器的進水量可以利用支路上的調(diào)節(jié)閥，實現(xiàn)對鍋爐煙氣換熱器出口煙溫的有效控制，最大限度提高余熱資源的利用效率。該方案中煙氣冷卻器供回水裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示：

圖1 煙氣冷卻器供回水裝置結(jié)構(gòu)示意圖

6 結(jié)語

綜上所述，鍋爐余熱資源的利用能夠有效提高鍋爐燃燒效率，還能夠保護自然環(huán)境。當(dāng)前350MW超臨界鍋爐機組煙氣余熱利用當(dāng)前使用方式主要是直接利用、余熱發(fā)電和綜合利用，開發(fā)的LGGH系統(tǒng)更是為余熱利用方案提供了巨大的發(fā)揮空間。余熱利用不僅是當(dāng)前的熱點話題，也是未來發(fā)展趨勢，對于開發(fā)者而言，要不斷努力，開發(fā)更多新型的余熱利用技術(shù)，不斷提高能源利用效率，緩解能源緊張和能源使用成本高的問題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，能源問題將會是全球首要關(guān)注的問題，因此開發(fā)余熱利用技術(shù)具有重要意義。

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（責(zé)任編輯：王 波）

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1009-2374（2017）07-0125-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.059

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