火力發(fā)電廠煙氣余熱利用與應(yīng)用探討

李云軍

（煙臺(tái)新奧清潔能源有限公司，山東 煙臺(tái)264000）

1 火力發(fā)電廠煙氣余熱利用與應(yīng)用背景

A火力發(fā)電廠現(xiàn)有3臺(tái)鍋爐，主要采用3臺(tái)兩運(yùn)轉(zhuǎn)模式，遠(yuǎn)期5臺(tái)三運(yùn)轉(zhuǎn)，鍋爐所產(chǎn)生煙氣流量為506 300.5～530 047.3Nm3/h，煙氣溫度為高溫，壓力為2 000～3 000Pa，熱值約20.44MJ/Nm3。排煙熱損失是A火力發(fā)電廠鍋爐各項(xiàng)熱損失大項(xiàng)，占鍋爐總熱損失的80.0%以上。為降低機(jī)組熱量損失，實(shí)現(xiàn)能源的更高效利用，A火力發(fā)電廠擬加裝煙氣余熱利用系統(tǒng)，利用煙氣余熱進(jìn)行凝結(jié)水加熱，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目的。其中，2#機(jī)組低溫省煤器設(shè)計(jì)鍋爐排煙溫度降低至100.0℃，低溫省煤器進(jìn)水溫度為70.0℃，凝結(jié)水取水方案從3#低壓加熱器入口取一路水源，從5#低壓加熱器入口取一路水源，2路混合后運(yùn)輸至低溫省煤器入口，可最大限度地控制低溫省煤器煙道的換熱面積。

2 火力發(fā)電廠煙氣余熱利用與應(yīng)用技術(shù)方案

2.1 技術(shù)方案概述

A火力發(fā)電廠煙氣余熱利用與應(yīng)用技術(shù)方案主要是低溫省煤器技術(shù)方案。即通過(guò)煙氣余熱加熱低加回?zé)嵯到y(tǒng)內(nèi)部凝結(jié)水，促使A火力發(fā)電廠鍋爐排煙溫度降低至恰當(dāng)數(shù)值。同時(shí)，經(jīng)過(guò)回?zé)嵯到y(tǒng)內(nèi)凝結(jié)水回收熱量，可以排擠下一級(jí)低加汽輪機(jī)抽氣，促使抽氣回轉(zhuǎn)至汽輪機(jī)繼續(xù)做功，為汽輪機(jī)做功功率的提升提供依據(jù)。與此同時(shí)，針對(duì)采暖供熱機(jī)組，可以將回收熱量用于供熱時(shí)期熱網(wǎng)水加熱，具有更加顯著的能量節(jié)約效果[1]。

根據(jù)布置方案差異，A火力發(fā)電廠煙氣余熱利用技術(shù)應(yīng)用效果也具有一定的差異。如在空預(yù)器、除塵器間進(jìn)行低溫省煤器布置，可以在回收煙氣余熱的同時(shí)降低飛灰比電阻及粉塵污染物排放，最大限度地保證除塵器效率，且具有投資少、工程量小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。但是為了保證A火力發(fā)電廠中低溫省煤器及下游設(shè)備不受低溫度酸類物質(zhì)腐蝕，需要進(jìn)行換熱器運(yùn)行溫度的精密控制，保證換熱器出口煙氣溫度在酸露點(diǎn)以上；若在引風(fēng)機(jī)、脫硫塔間布置低溫省煤器裝置，雖然在一定程度上避免了引風(fēng)機(jī)、除塵器設(shè)備低溫腐蝕，也可以將煙氣溫度降低至較低水平，實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠煙氣余熱的最大程度回收利用，避免了脫硫系統(tǒng)減溫水的重復(fù)補(bǔ)水，節(jié)水效果較佳。但煙氣溫度直接降低至較低的數(shù)值，極易導(dǎo)致低溫省煤器、煙道低溫酸腐蝕問(wèn)題的出現(xiàn)[2]?；诖?，可以對(duì)低溫?zé)煔庥酂崂门c應(yīng)用方案進(jìn)行精密設(shè)置，整個(gè)方案包括第一級(jí)熱回收器和第二級(jí)再加熱器2部分。前者主要布置在空預(yù)器、電除塵器間煙道上；后者主要布置在脫硫塔、煙囪間煙道上。通過(guò)熱量較高煤水密閉式循環(huán)，第一級(jí)熱回收器可以將除塵器入口煙氣溫度從150.0℃降低至60.0℃，第二級(jí)再加熱器可以利用第一級(jí)熱回收器回收熱量將脫硫塔出口煙氣溫度升高至70.0℃。由于整個(gè)裝置換熱器材料均為氟塑料材料，可以從根本上解決換熱器低溫腐蝕、灰塵擠壓等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)A火力發(fā)電廠煙氣余熱的最大化回收利用。

2.2 技術(shù)方案應(yīng)用優(yōu)化

雖然A火力發(fā)電廠中低溫省煤器裝置的應(yīng)用可以有效降低工程造價(jià)，但是在3#、5#低壓加熱器入口引入一路水源極易導(dǎo)致3#、5#段抽氣的抽氣量被大量排擠，進(jìn)而造成機(jī)組熱量損耗增加，對(duì)低溫省煤器能量節(jié)約效果具有較大的不利影響。因此，為了保證A火力發(fā)電廠中低溫省煤器入口的水溫度一定，最大限度地控制機(jī)組熱量損耗，應(yīng)在A火力發(fā)電廠低溫省煤器裝置應(yīng)用過(guò)程中，實(shí)施3#低加入口取水設(shè)計(jì)方案，保證5#段抽汽量一定。即在水室筒身內(nèi)部采用油布將管板管口嚴(yán)密防護(hù)，在水室筒身上進(jìn)行開(kāi)孔，利用碳刨弧沿開(kāi)孔位置線碳刨至距離筒身內(nèi)壁約1.5mm位置。隨后采用砂輪將開(kāi)孔隔開(kāi)并在卸除開(kāi)孔余料前固定。隨后依據(jù)圖紙要求，利用砂輪打磨缺口，并采用吸塵器充分清除灰塵及筒內(nèi)雜物。同時(shí)，將補(bǔ)強(qiáng)板套入接管，固定補(bǔ)強(qiáng)板與接管，牢固焊接接管與水室筒身、接管與筒身內(nèi)角。通過(guò)上述處理，可以有效避免機(jī)組熱量損耗，保證煙氣余熱利用裝置的有效應(yīng)用。

3 火力發(fā)電廠煙氣余熱利用與應(yīng)用效益

3.1 投資估算

一方面，建設(shè)投資估算，A項(xiàng)目建設(shè)估算總投資為184.77萬(wàn)元，部分工程及費(fèi)用如表1所示。另一方面，流動(dòng)資金估算，A項(xiàng)目流動(dòng)資金估算如表2所示。

表1 A火力發(fā)電廠煙氣余熱利用建設(shè)項(xiàng)目估算（局部）

表2 A項(xiàng)目流動(dòng)資金估算（局部）

3.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

A火力發(fā)電廠煙氣余熱利用項(xiàng)目主要用資金均由企業(yè)自籌，預(yù)計(jì)購(gòu)置材料、維修、折舊等成本費(fèi)用約為20.25萬(wàn)元，節(jié)省煤電費(fèi)用47.60萬(wàn)元，投資回收期內(nèi)部收益率為13.22%，靜態(tài)投資回收期（含建設(shè)期）為7.85年。A火力發(fā)電廠在遠(yuǎn)期計(jì)劃另外投資2臺(tái)鍋爐，最終實(shí)現(xiàn)5臺(tái)三運(yùn)轉(zhuǎn)。即在一期投資鍋爐低溫省煤器的基礎(chǔ)上增加2臺(tái)低溫省煤器，預(yù)計(jì)投資363.59萬(wàn)元，年均凈利潤(rùn)72.73萬(wàn)元，靜態(tài)回收期為3.98年。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，火力發(fā)電廠煙氣余熱利用項(xiàng)目符合國(guó)家“十三五”發(fā)展規(guī)劃及節(jié)能減排的要求，可以滿足火力發(fā)電廠持續(xù)、健康發(fā)展及環(huán)境保護(hù)要求，且具有顯著的社會(huì)效益和環(huán)境效益[3]。因此，火力發(fā)電廠應(yīng)依托現(xiàn)有煙氣余熱利用條件及管道設(shè)施條件，在預(yù)定邊界條件及價(jià)格區(qū)間內(nèi)，采用恰當(dāng)?shù)牡蜏厥∶浩骷夹g(shù)路線方案，以便最大限度地利用煙氣余熱，節(jié)省前期投資，提高生產(chǎn)運(yùn)行效益。