火力發(fā)電廠排煙及循環(huán)水余熱利用系統(tǒng)研究

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與工業(yè)的進(jìn)步，社會對電能的需求越來越大，在用電量持續(xù)上漲的今天，我國面臨著嚴(yán)重的能源危機(jī)，其在一定程度上制約了社會的進(jìn)步。當(dāng)前，火電依然是我國最主要的發(fā)電形式。火力發(fā)電過程中的煙氣與循環(huán)水蘊(yùn)藏著一定的熱量，對煙氣與循環(huán)水余熱進(jìn)行利用有利于降低一次能源的消耗量，促進(jìn)火力發(fā)電的可持續(xù)發(fā)展。本文主要研究了火力發(fā)電廠排煙及循環(huán)水余熱利用系統(tǒng)的構(gòu)成與優(yōu)化。

【關(guān)鍵詞】火力發(fā)電廠；排煙；循環(huán)水

在能源危機(jī)持續(xù)加重的背景下，國家著力于實施“節(jié)能減排”政策，在此形勢下，愈來愈多的電廠正大力開展余熱余壓利用工作。隨著電火力發(fā)電廠對余熱余壓利用工作重視程度的逐漸提升，排煙余熱及循環(huán)水余熱利用系統(tǒng)的設(shè)計與優(yōu)化質(zhì)量得到了顯著的強(qiáng)化。在火力發(fā)電過程中對循環(huán)水余熱與排煙余熱進(jìn)行有效利用能夠減低火電廠煤炭資源的消耗，同時減少二氧化硫等有害氣體的排放量，既響應(yīng)了政府節(jié)能減排的號召，又在一定程度上緩解了空氣污染現(xiàn)象。

1、排煙余熱利用系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

1.1煙氣余熱換熱器的應(yīng)用狀況

火電廠在發(fā)電過程中會生成大量的煙氣，這些煙氣含有一定的熱量，也就是“余熱”。在過去，由于技術(shù)與觀念上的限制，鮮有火電廠妥善利用煙氣余熱，從而造成了熱量資源的浪費(fèi)?，F(xiàn)階段，技術(shù)人員研發(fā)了先進(jìn)的煙氣余熱換熱器，從而實現(xiàn)了有效利用煙氣余熱的目的。在改裝火電廠排煙余熱利用系統(tǒng)的過程中，技術(shù)人員將煙氣余熱換熱器安裝于鍋爐對流的豎井下端。除此之外，技術(shù)人員將煙氣冷卻器安裝在煙氣脫硫塔與靜電除塵器之間，如此，高溫蒸汽在經(jīng)過煙氣加熱鍋爐時將得到冷卻而成為液態(tài)水[1]。

1.2煙氣余熱換熱器的應(yīng)用計劃

目前，中國絕大多數(shù)火力發(fā)電廠使用燃煤的發(fā)電機(jī)組。在以燃煤為主的火力發(fā)電模式中，安裝在吸收塔入口的余熱換熱器發(fā)揮著冷卻煙氣的作用。煙氣被余熱換熱器冷卻后將轉(zhuǎn)化為液態(tài)水?；鹆Πl(fā)電廠的煙氣中含有大量的煙塵，這是引發(fā)霧霾天氣的主要因素之一，為此，必須要努力做好火電廠煙氣除塵工作。

煙氣在經(jīng)過煙氣除塵器后，其中的粉塵含量將顯著下降。煙氣中的粉塵會對電廠相關(guān)設(shè)備造成損害，可能縮短精密儀器的使用壽命，煙氣粉塵濃度的顯著降低將為壓氣余熱換熱器提供優(yōu)良的工作條件，將間接地保障壓氣余熱換熱器的運(yùn)行質(zhì)量。 煙氣含有一定量的酸性顆粒，隨著時間的推移，酸性顆粒將嚴(yán)重腐蝕電廠設(shè)備。應(yīng)當(dāng)將引風(fēng)機(jī)以及除塵器安裝在煙氣余熱換熱器的出口，如此能夠有效地減輕酸性顆粒對電廠設(shè)備的腐蝕作用。

經(jīng)驗表明，當(dāng)煙氣被余熱換熱器處理后，其在脫離煙氣吸收塔時的溫度接近45攝氏度，表明煙氣冷卻系統(tǒng)發(fā)揮了應(yīng)有的作用，同時，由于酸性物質(zhì)含量大幅度下降，煙氣對設(shè)備的腐蝕、對環(huán)境的污染現(xiàn)象將得到有效的緩解。

可以在引風(fēng)機(jī)出口的水平煙道內(nèi)部安裝煙氣余熱換熱器。為了延長換熱器的使用壽命，應(yīng)當(dāng)采用質(zhì)量合格的鋼材質(zhì)翅片管。應(yīng)當(dāng)采用前后兩級布置的換熱元件管組安設(shè)方案，在設(shè)備的中央部位安設(shè)聲波吹灰器，目前，該方案的已知缺陷是難以有效降低除塵器的耗電功率，當(dāng)煙氣通過余熱換熱器后，煙氣阻力將顯著上升，從而導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)功率大幅度增大，引風(fēng)機(jī)電機(jī)耗電量將有所提升。下圖為聲波吹灰器示意圖：

1.3經(jīng)濟(jì)效益的分析與熱平衡的計算

在上述煙氣余熱利用方案中，引風(fēng)機(jī)的功率隨換熱器煙氣阻力的增大而增加，煙氣余熱利用系統(tǒng)中水泵的耗能較大。如果機(jī)組的額定功率不再發(fā)生變化，則可以適當(dāng)?shù)亟档蜋C(jī)組的進(jìn)氣量，如此能在一定程度上提升機(jī)組的熱效率，該方案能夠有效降低火力發(fā)電所消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤，還能縮減各類設(shè)備的維護(hù)與檢修成本，又相應(yīng)地減少了污染性廢氣的排放量，既促進(jìn)了環(huán)境友好型火電廠的建設(shè)，又節(jié)約了大量的機(jī)組運(yùn)行成本[2]。

2、循環(huán)水余熱利用系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

2.1 NCB大容量供熱機(jī)組的構(gòu)成

NCB大容量供熱機(jī)組擁有先進(jìn)的分軸式汽輪機(jī)，技術(shù)人員將SSS自動同步離合器設(shè)置在低壓缸與高壓缸之間，此外，將發(fā)電機(jī)設(shè)置在高壓缸前，低壓缸、中壓缸以及高壓缸之間的連通由連通管實現(xiàn)。

2.2 NCB大容量供熱機(jī)組的優(yōu)勢

NCB大容量供熱機(jī)組是較為先進(jìn)的供熱機(jī)組，其能夠創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計的NCB大容量供電機(jī)組能夠輕松處理循環(huán)水余熱，對循環(huán)水余熱進(jìn)行有效利用，與此同時，機(jī)組還能在一定程度上提升發(fā)電熱的利用率，實現(xiàn)用最少的煤炭、發(fā)最多的電的目的。

2.3NCB大容量供熱機(jī)組應(yīng)用方案

在NCB大容量供電機(jī)組運(yùn)行過程中，發(fā)電機(jī)由低壓缸與高壓缸帶動運(yùn)作，位于小連通管上的碟閥負(fù)責(zé)壓力抽氣過程中的壓力調(diào)整工作。通常情況下，在抽氣負(fù)荷到達(dá)最大狀態(tài)時，即時關(guān)閉蝶閥后低壓缸中不會溢入蒸汽，如此，機(jī)組低壓缸的轉(zhuǎn)速將持續(xù)下降直至停機(jī)，與此同時，機(jī)組的低壓轉(zhuǎn)子與離合器發(fā)生脫離，水蒸氣中的熱量將得到有效的利用，由此，電廠循環(huán)水的利用效率得到了明顯的增強(qiáng)[3]。

上述設(shè)計方案具有較強(qiáng)的實用性與可靠性，能夠充分利用中壓缸與高壓缸中的排氣，通過在加熱熱網(wǎng)水上面應(yīng)用排氣而降低了冷源的損失。NCB機(jī)組的優(yōu)勢在于能夠隨時隨地地以停止運(yùn)行低壓缸為手段來使低壓缸轉(zhuǎn)變?yōu)楸硥簷C(jī)。在某些情況下，還可以通過運(yùn)行低壓缸以實現(xiàn)將低壓缸轉(zhuǎn)化為純凝機(jī)或抽凝機(jī)的目的。

在炎熱的夏季，技術(shù)人員可以將低壓缸轉(zhuǎn)化為大容量的純凝機(jī)，從而提升供熱機(jī)組對電負(fù)荷以及熱負(fù)荷的適應(yīng)性，促使供熱機(jī)組能夠更加穩(wěn)定、安全地運(yùn)行。在寒冷的冬季，技術(shù)人員可以結(jié)合實際應(yīng)用情況將低（下轉(zhuǎn)210頁）（上接208頁）壓缸轉(zhuǎn)化為抽氣機(jī)或背壓機(jī)。

2.4 NCB大容量供熱機(jī)組存在的不足

任何設(shè)備機(jī)器不可能是完美無缺的，NCB大容量供熱機(jī)組也存在著不足。NCB大容量供熱機(jī)組的價格非常昂貴，NCB供熱機(jī)組中的SSS離合器屬于進(jìn)口產(chǎn)品，國內(nèi)暫時不具備SSS離合器的生產(chǎn)條件。除此之外，NCB大容量供熱機(jī)組需要配置一定面積的檢修場地，眾所周知，我國土地資源較稀缺，因此火電廠還需要承擔(dān)較大的NCB供熱機(jī)組檢修土地建設(shè)成本。

NCB大容量供熱機(jī)組采用了大量的新型技術(shù)，不少火力發(fā)電廠缺乏熟悉NCB大容量供熱機(jī)組操作的人才。部分操作工與檢修人員的綜合素質(zhì)較差，對NCB供熱機(jī)組的了解頗淺，不熟悉機(jī)組的操作流程，可能引發(fā)相關(guān)的安全事故。為此，相關(guān)火電廠必須要加大高素質(zhì)、復(fù)合型的供熱機(jī)組操作人才的培養(yǎng)力度，組織針對操作與檢修人員的NCB大容量供電機(jī)組操作與檢修技能培訓(xùn)活動，從而增進(jìn)操作與檢修人員對NCB供熱機(jī)組的了解[4]。

結(jié)語：

新的發(fā)展形勢下做好火電廠排煙及循環(huán)水余熱利用系統(tǒng)的設(shè)計與優(yōu)化工作具有重要的現(xiàn)實意義，有利于降低電廠廢氣排放量、減少煤炭資源的使用量，為此，應(yīng)當(dāng)不斷地發(fā)現(xiàn)并改善系統(tǒng)的缺陷，從而最大程度地促進(jìn)我國電力事業(yè)的長足進(jìn)步與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[3]徐巖.脫硝尿素水解系統(tǒng)余熱利用優(yōu)化設(shè)置[J].資源節(jié)約與環(huán)保. 2016（11）.

[4]呂煒，陳曉峰，左川.循環(huán)水余熱利用在火力發(fā)電廠的應(yīng)用[J].華北電力技術(shù)，2011（11）.