火力發(fā)電廠煙氣余熱利用與應(yīng)用探討

姚雪駿 李強(qiáng)

摘要：現(xiàn)當(dāng)今，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市化建設(shè)的不斷加快，人們的生活水平、生活質(zhì)量的不斷提高，在很大程度上促進(jìn)著能源的消耗。隨著能源的不斷消耗，節(jié)能降耗成為當(dāng)前工作的重點(diǎn)?；鹆Πl(fā)電廠作為能源消耗的主要力量，如何通過合理的設(shè)計(jì)，科學(xué)合理的利用煙氣余熱，來提高機(jī)組的運(yùn)行效率、減少煤耗、成為節(jié)能降耗的重要舉措。通過合理利用煙氣余熱，不僅能夠提高我國能源的利用率，而且還為我國的后續(xù)發(fā)展提供了強(qiáng)有力的保障。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠;煙氣余熱利用;應(yīng)用

引言

鍋爐排煙溫度高而造成的排煙余熱問題，成為當(dāng)前火力發(fā)電廠中需要解決的難題之一。鍋爐排煙造成的熱損失，也加劇了電廠的能源消耗。因此，實(shí)現(xiàn)電廠系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對煙氣余熱進(jìn)行合理的回收利用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)組效率的提高，還能有效降低能源消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。本文分析了煙氣余熱利用的主流應(yīng)用技術(shù)，并從經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的角度，對其在火力發(fā)電廠的具體應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行了研究和探討，以期對提升電廠煙氣余熱利用率有一定的積極意義。

1目前火力發(fā)電廠的余熱利用情況

我國想要全方位提升對余熱的有效利用，就需要對火力發(fā)電廠的發(fā)電環(huán)節(jié)進(jìn)行足夠的了解，包括設(shè)備的使用情況和設(shè)備的各種功能都需要進(jìn)行記錄，這樣才能對火力發(fā)電廠的設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。首先是火力發(fā)電廠的排煙設(shè)備，我國一直一來采用的排煙設(shè)備就是隨處可見的煙囪，煙囪在排煙過程中起到的作用就是排走煙氣，改善鍋爐內(nèi)的燃燒條件。關(guān)于排煙設(shè)備的選擇，我國可以多了解外國的技術(shù)，比如國外的火力發(fā)電廠并不使用煙囪進(jìn)行排煙，而是讓煙氣接觸到自然風(fēng)并冷卻后，再將處理后的煙氣排入大氣中，這樣是一種比較好的降低余熱的方式。所以我國在火力發(fā)電廠設(shè)備的改良方面可以適當(dāng)研究國外的優(yōu)秀技術(shù)，再通過利用一些基礎(chǔ)原理和調(diào)節(jié)地域的限制條件發(fā)掘出最適合火力發(fā)電廠的設(shè)備使用方式，但這些的基礎(chǔ)就是我國的研究團(tuán)隊(duì)對火力發(fā)電廠的設(shè)備使用情況有很深入的認(rèn)識(shí)，并且很精通發(fā)電廠的發(fā)電工作。

2利用余熱的方式

2.1定期除去設(shè)備上灰塵

每個(gè)設(shè)備都會(huì)因?yàn)槭艿嚼匣绊懙皆O(shè)備的總體使用效率，而且火力發(fā)電廠又是與人們的生活息息相關(guān)的工廠，工廠中的設(shè)備就必須要進(jìn)行定期的防老化處理。定期對工廠中的排煙設(shè)備進(jìn)行吹灰處理，能減少空氣中灰塵的吸附量，從而提高設(shè)備的排煙效率。除去設(shè)備上灰塵的方式分為間接和直接，直接的方式是使用清潔器械刮除管壁上的灰塵沉積物，以保持管道內(nèi)壁的潔凈;間接的方式是將管道拆除后，使用專門的清潔劑對管道內(nèi)壁進(jìn)行沖洗，最后再將管道重新安裝。相比之下直接的方式會(huì)比間接的方式節(jié)約更多工作的時(shí)間，但是起不到這好的保持效果，所以推薦工廠使用間接的除去設(shè)備上灰塵的方式。如果設(shè)備表面有積灰并且沒有進(jìn)行及時(shí)的清理，就一定會(huì)對增大能源的損耗量，煙氣不能及時(shí)排出就會(huì)導(dǎo)致鍋爐內(nèi)的溫度不能達(dá)到預(yù)期的好的效果。所以火力發(fā)電廠為了提高工廠的工作效率，對設(shè)備進(jìn)行定期的檢查和適當(dāng)?shù)母鼡Q是非常有必要的，同時(shí)工廠應(yīng)該組織專門的技術(shù)人員對工廠內(nèi)部的設(shè)備使用情況進(jìn)行分期的記錄，并指出工廠中具體需要進(jìn)行處理的設(shè)備，這樣才能對改善工廠中的設(shè)備起到巨大的幫助。

2.2煙氣余熱回收裝置

從目前的發(fā)展情況來看，國內(nèi)外已經(jīng)出現(xiàn)了較多種類的煙氣余熱利用裝置，如熱管式、熱媒式、焊接板式、吹灰式、回轉(zhuǎn)式等等。在諸多的熱換器利用裝置中，應(yīng)用最為普遍的應(yīng)用就是熱媒式和熱管式。較之熱管式換熱器來說，熱媒式換熱器的使用更為廣泛，但同時(shí)其運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備相對較多，工藝復(fù)雜，且有較高的維護(hù)費(fèi)用，在系統(tǒng)上也要求較高。相比之下，作為新型的傳熱元件，與熱媒相比，熱管的使用效率就更為經(jīng)濟(jì)。其能夠通過管內(nèi)工質(zhì)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)熱量的有效傳遞。并且其有著較高的傳導(dǎo)率，是金屬當(dāng)量傳導(dǎo)率的幾倍。除此以外，與其他眾多類型的換熱器相比，熱管式換熱器還有著自身獨(dú)特的優(yōu)勢，如在中低溫條件下對煙氣余熱回收利用方面性能較好等。因此，在節(jié)約成本、高效進(jìn)行煙氣余熱回收方面，熱管式換熱器有著更為廣泛的應(yīng)用前景。

2.3保持設(shè)備干燥的工作環(huán)境

保持設(shè)備干燥的工作環(huán)境最優(yōu)先使用的材料是煙氣余熱干燥煤，工作原理就是利用一個(gè)能自動(dòng)回轉(zhuǎn)的器械，對設(shè)備的內(nèi)壁進(jìn)行清理。清理的對象可以是設(shè)備表面積攢的灰塵，也可以是設(shè)備表面吸附的蒸汽，更好地讓設(shè)備保持干燥的工作環(huán)境。通過對設(shè)備內(nèi)工作環(huán)境的溫度和濕度進(jìn)行控制，就能夠?qū)ふ业阶钸m合余熱降溫的條件，因?yàn)榛鹆Πl(fā)電廠很多設(shè)備都需要承受較高的溫度，因此在很多設(shè)備材料的選擇上就很有學(xué)問，不僅要選擇耐高溫的材料，還要選擇使用年限較久的材料。煙氣余熱干燥煤肯定是與煙氣能夠產(chǎn)生直接接觸的，其最終目的是提高設(shè)備的干燥程度，為各種設(shè)備創(chuàng)造最適宜的工作環(huán)境，以此提高材料的利用效率。因?yàn)閷υO(shè)備進(jìn)行干燥會(huì)存在一定的干燥周期，在此期間，設(shè)備不能進(jìn)行使用，所以各個(gè)工廠應(yīng)該調(diào)整好設(shè)備的干燥時(shí)間，才方便工廠對后序工作的安排。

3煙氣余熱回收利用的應(yīng)用價(jià)值分析

3.1節(jié)能環(huán)保效果

從上圖可以看出，給水從換熱器的末端進(jìn)入裝置系統(tǒng)，并逐步進(jìn)入鍋爐的底部。首先，在換熱器中被加熱，爾后溫度逐漸升高，進(jìn)入省煤器時(shí)溫度就能達(dá)到氣化，最后再進(jìn)入鍋爐內(nèi)部。研究表明，當(dāng)煙氣溫度達(dá)到110℃時(shí)，應(yīng)該保證SO2的濃度控制在1100mg/m3以下，才能避免硫含量超標(biāo)造成的腐蝕。換言之，硫含量要控制在1%以下，若超過1%，就需要在鍋爐內(nèi)部進(jìn)行脫硫處理，才能有效降低鍋爐排煙中的SO2含量。因?yàn)閾Q熱器工作時(shí)也可能會(huì)形成一定的煙氣滯留，如果煙氣在通道積攢，就很容易造成通道阻塞現(xiàn)象發(fā)生，因此在換熱器底部安裝落灰斗就很有必要。而安裝落灰斗，保證其在系統(tǒng)中良好密封性，就能實(shí)現(xiàn)除灰效能，保障通道的暢通。使用該煙氣余熱回收系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)高于80℃排煙溫度，并能去除70%煙塵的，有著較好的環(huán)境效益。然后再實(shí)現(xiàn)旋風(fēng)除塵器在后方的應(yīng)用，就能輕松達(dá)到環(huán)保煙塵的標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2經(jīng)濟(jì)性分析

同樣以某1000MW機(jī)組為例，吸收塔的入口煙氣溫度為約120℃，經(jīng)過噴淋、脫硫，最終降低到50℃排出，在這個(gè)過程中浪費(fèi)了大量的水和熱量。而加裝了煙氣余熱回收裝置后，換熱器煙氣側(cè)入口溫度120℃，出口溫度90℃，水側(cè)入口溫度50℃，出口溫度100℃。一方面脫硫塔入口煙溫降低，在脫硫塔內(nèi)由于噴淋造成的熱損失和水損失大幅度減少;另外一方面，煙氣的余熱通過換熱器被凝結(jié)水回收，提高了機(jī)組的熱效率。從圖1中還可以看出來，8號(hào)低加出口的凝結(jié)水只有部分進(jìn)入7號(hào)低加，因此7號(hào)低加用于加熱凝結(jié)水的蒸汽量就減少了，即減少了從低壓缸的抽汽。所以采用了煙氣余熱換熱系統(tǒng)后，機(jī)組整體的耗汽量會(huì)得到減少。某1000MW機(jī)組在增加了煙氣余熱換熱系統(tǒng)后，實(shí)現(xiàn)年節(jié)水30萬噸，煤耗從273g/kWh降低到272g/kWh，此兩項(xiàng)一年可節(jié)省190萬元。而煙氣余熱系統(tǒng)的改造費(fèi)用為750萬元，因此，4年后可收回成本并實(shí)現(xiàn)持續(xù)性的利潤。

結(jié)語

綜上所述，火力發(fā)電廠煙氣余熱利用項(xiàng)目符合國家“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。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。

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