? 　　 ［摘要］文章主要介紹鍋爐排煙余熱回收的必要性和利用方向，當(dāng)今國內(nèi)外煙氣回收裝置的應(yīng)用情況，從設(shè)計(jì)角度提出設(shè)置煙氣余熱回收裝置（煙氣冷卻器）需要考慮的問題，并列舉工程設(shè)計(jì)方案及其預(yù)期的節(jié)能效果。
　　 ［關(guān)鍵詞］煙氣余熱回收；低溫腐蝕；節(jié)能
　　 ［作者簡介］梁著文，廣東省電力設(shè)計(jì)研究院，廣東廣州，510000
　　 ［中圖分類號(hào)］ TM621.2 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1007-7723（2010）10-0111-0003
　　
　　一、引言
　　 在火電廠的運(yùn)行中，煤炭燃燒及各種用能設(shè)備、熱能換熱設(shè)備產(chǎn)生了大量的余熱，然而這些能量多數(shù)都被浪費(fèi)了。近些年來，在國家大力倡導(dǎo)“節(jié)能減排”能源利用政策的大環(huán)境下，國內(nèi)某些電廠成功地設(shè)計(jì)安裝了余熱回收利用裝置，給電廠帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益。
　　 對(duì)火力發(fā)電廠講，鍋爐熱損失中最大的是排煙熱損失。對(duì)小型鍋爐，燃用高硫分煤時(shí)，排煙溫度比較高，可以達(dá)到180～220℃左右；中型鍋爐排煙溫度在110～180℃。一般來說，排煙溫度每升高15~20℃，鍋爐熱效率大約降低1. 0%。因此，鍋爐排煙是一個(gè)潛力很大的余熱資源。
　　二、煙氣余熱的利用方向
　　 煙氣余熱的利用方向主要可分為預(yù)熱并干燥燃料、預(yù)熱助燃空氣、加熱熱網(wǎng)水、凝結(jié)水等。
　　 1.用水水換熱的暖風(fēng)器替代常規(guī)蒸汽暖風(fēng)器，即以一次循環(huán)水為熱媒，將在煙氣側(cè)吸收的熱量釋放給一、二次冷風(fēng)，將進(jìn)入預(yù)熱器前的冷風(fēng)預(yù)加熱，以減少常規(guī)蒸汽暖風(fēng)器輔助蒸汽用量。
　　 2.利用煙氣余熱干燥褐煤。其核心設(shè)備（干燥機(jī)滾筒）是稍微傾斜并可回轉(zhuǎn)的圓筒體，濕物料從一端上部加入，干物料在另一端下部進(jìn)行收集。約150℃的熱煙氣由進(jìn)料端或出料端進(jìn)入，從另一端的上部排出，熱煙氣和物料以逆流或順流的方式接觸，出口煙氣溫度約降至120℃左右。
　　 3.安裝防腐蝕管式換熱器，用來加熱廠房或是廠區(qū)的水暖系統(tǒng)熱網(wǎng)循環(huán)水，以替代或部分替代常規(guī)的熱網(wǎng)加熱器，從而節(jié)省了熱網(wǎng)加熱器的加熱蒸汽量，增加了發(fā)電量。
　　 4.利用煙氣的余熱加熱凝結(jié)水，用來提高全廠的熱效率，降低煤耗，增加電廠發(fā)電量。加熱的方式主要有兩個(gè)：一是直接加熱方式，即安裝煙氣回?zé)峒訜崞?，使煙氣與凝結(jié)水直接進(jìn)行熱交換；二是間接加熱方式，即安裝煙氣回?zé)峒訜崞骷八畵Q熱器，使煙氣在閉式水和煙氣回?zé)峒訜崞鲀?nèi)進(jìn)行熱交換；吸收煙氣余熱后的閉式水進(jìn)入水水換熱器內(nèi)與凝結(jié)水進(jìn)行熱交換，然后再將熱量帶入主凝結(jié)水系統(tǒng)，圖1為系統(tǒng)流程圖。
　　
　　三、煙氣余熱回收裝置在國內(nèi)外的應(yīng)用情況
　　 1.德國黑泵（Schwarze Pumpe）電廠2×800MW 褐煤發(fā)電機(jī)組在靜電除塵器和煙氣脫硫塔之間加裝了煙氣冷卻器，利用煙氣加熱鍋爐凝結(jié)水。
　　 2.德國科隆Nideraussem1000MW級(jí)褐煤發(fā)電機(jī)組采用分隔煙道系統(tǒng)充分降低排煙溫度，把低溫省煤器加裝在空氣預(yù)熱器的旁通煙道中，在煙氣熱量足夠的前提下引入部分煙氣到旁通煙道內(nèi)加熱鍋爐給水。
　　 3.日本的常陸那珂電廠采用了水媒方式的管式GGH。煙氣放熱段的GGH布置在電除塵器上游，煙氣被冷卻后進(jìn)入低溫除塵器（煙氣溫度在90～100℃左右）。
　　 4.外高橋電廠三期2×1000MW機(jī)組進(jìn)行了低溫省煤器改造，低溫省煤器布置在引風(fēng)機(jī)后脫硫吸收塔前，根據(jù)性能考核報(bào)告，其節(jié)能效果明顯。目前國內(nèi)較多應(yīng)用。
　　四、煙氣余熱回收裝置設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的問題
　　 （一）煙氣露點(diǎn)與低溫腐蝕
　　 在煙氣冷卻器的實(shí)際應(yīng)用中，出口排煙溫度過低會(huì)使換熱器的金屬壁溫低于硫酸蒸汽的凝結(jié)點(diǎn)（稱為酸露點(diǎn)），引起受熱面金屬的嚴(yán)重腐蝕。因此，煙氣酸露點(diǎn)的確定，是避免煙氣冷卻器低溫腐蝕、增加運(yùn)行安全性的關(guān)鍵所在。
　　 一般，煙氣露點(diǎn)溫度與燃煤成分中的水分含量、硫含量、氫含量、灰分含量、發(fā)熱量以及爐膛燃燒溫度和過量空氣系數(shù)等因素有關(guān)。下面列舉幾種經(jīng)驗(yàn)公式：
　　 前蘇聯(lián)73標(biāo)準(zhǔn)：
　　
　　 98標(biāo)準(zhǔn)推薦公式：
　　
　　 馮俊凱院士推薦公式：
　　
　　 式中， ――煙氣中水蒸氣露點(diǎn)，℃；
　　 Szs――燃料的折算硫分，%；
　　 αfh ――飛灰占總灰分的系數(shù)；
　　 Azs――燃料的折算灰分，%；
　　 β――經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，當(dāng)α=1.2時(shí)，取β=121
　　 （二）煙氣冷卻器金屬壁溫
　　 為避免煙氣冷卻器受熱面發(fā)生低溫酸性腐蝕，保證機(jī)組的安全可靠運(yùn)行，必須確定煙氣冷卻器傳熱管的金屬安全壁溫Ta。由于以上煙氣酸露點(diǎn)的計(jì)算采用的是經(jīng)驗(yàn)公式，但實(shí)際煤質(zhì)及具體的運(yùn)行情況會(huì)通常偏差較大，按鍋爐廠的常規(guī)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，一般會(huì)加5～10℃的溫度裕量作為金屬安全壁溫。
　　 如果在實(shí)際運(yùn)行中通過取樣檢測能夠獲得較準(zhǔn)確的煙氣露點(diǎn)溫度，可以相應(yīng)調(diào)整煙氣冷卻器的金屬安全壁溫ta。
　　 （三）傳熱管的堵灰問題
　　 低溫受熱面的積灰不僅會(huì)污染傳熱管表面，影響傳熱效率，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)堵塞煙氣流動(dòng)通道，增加煙氣流動(dòng)阻力，甚至影響鍋爐安全運(yùn)行，而導(dǎo)致不得不停爐清灰。
　　 為保證煙氣余熱回收裝置不發(fā)生堵塞，應(yīng)保持傳熱管的積灰為干灰狀態(tài)。因此，在電站鍋爐煙氣余熱回收裝置運(yùn)行過程中，保證傳熱管金屬溫度高于煙氣水蒸汽露點(diǎn)溫度、傳熱管上不會(huì)造成水蒸汽結(jié)露至關(guān)重要。
　　 對(duì)于干灰的清理，可采取以下幾方面的措施：
　　 1.煙道內(nèi)煙氣流動(dòng)順暢，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上不出現(xiàn)大量積灰源，同時(shí)保證吹灰器能吹到所有的管束，不留吹灰死角。
　　 2.煙氣流動(dòng)速度均勻，設(shè)計(jì)煙氣流速高于10m/ s，使煙氣在流動(dòng)中具有一定的自清灰功能。
　　 3.采用成熟可靠的蒸汽吹灰器或者壓縮空氣吹灰器定時(shí)吹灰，保證傳熱管積灰程度在允許的范圍內(nèi)，使煙氣流動(dòng)阻力的增大幅度和傳熱能力的降低幅度都在允許范圍內(nèi)。
　　五、工程方案及節(jié)能效果
　　 （一）某工程基本資料
　　 機(jī)組容量：2×600MW超臨界燃煤；
　　 煤種：煙煤；
　　 煙氣露點(diǎn)溫度：～70℃；
　　 引風(fēng)機(jī)入口煙氣溫度：～120℃（THA工況）。
　　 （二）煙氣熱量回收換熱器加裝方案
　　 以下為該電廠加裝煙氣熱量回收換熱器的初步擬定方案。
　　 1.煙氣熱量回收換熱器布置位置
　　 煙氣側(cè)：在引風(fēng)機(jī)和脫硫塔煙氣進(jìn)口之間的水平煙道上，加裝煙氣熱量回收換熱器，煙氣溫度降低32℃后再進(jìn)入煙氣脫硫塔。根據(jù)計(jì)算，布置煙氣熱量回收換熱器位置處的煙道截面積需達(dá)到108m2（12m×9m），換熱器長度約3m；為了與煙道配合，需要在煙氣熱量回收換熱器進(jìn)出口設(shè)計(jì)煙道過渡段。
　　 水側(cè)：在機(jī)組高負(fù)荷工況，#6低壓加熱器進(jìn)水溫度高于70℃，煙氣熱量回收換熱器與#6低加并聯(lián)運(yùn)行；在低負(fù)荷工況，煙氣熱量回收換熱器與#6低加串聯(lián)運(yùn)行。
　　 2.煙氣余熱回收系統(tǒng)流程圖（見圖2）。
　　 3.熱力計(jì)算結(jié)果（見表1）。
　　 （三）節(jié)能效果
　　 根據(jù)上述理論計(jì)算結(jié)果，加裝煙氣余熱回收換熱器，可達(dá)到降低機(jī)組煤耗～1.5g/kWh，減少脫硫塔耗水30t/h的節(jié)能節(jié)水效果。
　　六、結(jié)論
　　 根據(jù)理論研究和工程實(shí)例表明，安裝煙氣余熱回收裝置，可以提高全廠的熱效率，增加發(fā)電量，降低煤耗；回收的煙氣熱量愈大，發(fā)電量增加愈多、節(jié)煤量愈大。然而回收鍋爐煙氣的余熱也不是隨意的，都有一定的限制，排煙的溫度不能夠降得太低；過分追求低的排煙溫度和凝結(jié)水的溫升，容易造成低溫生煤器的腐蝕或者設(shè)備的高造價(jià)，這一點(diǎn)必須引起充分的注意。盡管這樣，如果能夠很好地利用限制之內(nèi)的余熱，不僅對(duì)電廠的經(jīng)濟(jì)效益有很大的提高，而且響應(yīng)國家節(jié)能減排的政策，為社會(huì)環(huán)境作出一定貢獻(xiàn)。
　　
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