如何實現(xiàn)火電廠煙氣潛熱及凝結(jié)水的有效回收

摘 要：本文探討一種能夠?qū)煔庵欣淠摕徇M行深度回收的一種冷凝劑，利用冷凝器將煙氣當(dāng)中的水蒸汽實施冷凝操作，將釋放出的潛熱進行吸收，并對管內(nèi)冷水給與加熱，加熱后水溫可達30～95℃，將被加熱的水運用水泵向鍋爐或供暖系統(tǒng)中進行輸送，以此達到再次利用的目的。利用安裝有對煙氣冷凝水當(dāng)中的潛熱能夠深度回收的火電廠鍋爐，其與普通鍋爐相比，在具體的熱效率方面提升10%左右，鍋爐整體使用效率則可達100%，通過對企業(yè)能源使用效率的提升，可對環(huán)境污染及能源供需方面的矛盾給與有效降低。

關(guān)鍵詞：火電廠；煙氣潛熱；凝結(jié)水；回收

國務(wù)院在發(fā)布的最新《大氣污染防治行動計劃》中指出，我國地級以上城市到2017年在可吸入顆粒物濃度方面與2012年相比，要下降10%以上，特別是我國京津冀、珠三角及長三角等地區(qū)要求下降幅度更大。為了早日實現(xiàn)上述目標(biāo)，需要對綜合治理力度給與加大，對那些多污染物排放予以減少。對于火電廠企業(yè)來講，由于其主要原料為煤，為滿足上述目標(biāo)，作為主要對象面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)和困難，故此，需要一種辦法或設(shè)備對此予以解決。本文通過對火電廠煙氣潛能及凝結(jié)水的有效回收作為研究對象，對此提出一種有效落實的冷凝劑。

1 深度回收冷凝技術(shù)

火電廠燃料的節(jié)約量作為對鍋爐余熱利用所存經(jīng)濟性的重要衡量指標(biāo)，同時還是對爐子熱效率予以評定的重要依據(jù)。預(yù)熱鍋爐給水能夠?qū)θ剂系睦寐蔬M行提高，以此達到節(jié)能的效果及目的。對于火電廠鍋爐煙氣熱量來講，其主要包含有水蒸汽的熱量Q1及干煙氣的熱量，即Q1=γCpgT1+M1hfg（T1） （1），則在煙氣出口處冷凝液及煙氣所具有的熱量Q2表示為：Q2=γCpgT2+M2hfg（T2）+mcoolCpT2 （2），對于回收煙氣總量來講，可用公式Q表示為：Q=Q1-Q2 （3），Qcool表示為冷凝水潛熱換熱量，即Qcool=mcoolhfg（T1） （4），Qg表示煙氣顯熱熱量，即Qg=α0ηA0（Tg-Ti） （5）。在公式當(dāng)中，Q1所表示的是煙氣輸入熱量，單位表示為kj/h；煙氣出口處熱量則用Q2表示，單位表示為kj/h；回收排煙總熱量則用Q表示，煙氣入口處溫度采用T1表示，采用℃表示，T2代表煙氣出口處溫度，采用同上；η代表翅片冷凝器效率，α0代表煙氣側(cè)對流換熱系數(shù)，單位為W/（m2·K）；煙氣的質(zhì)量流量則用γ表示，其單位是kg/h；冷凝液生成量及水蒸汽焓值分別采用及表示，其單位分別為kg/h和kj/kg，則代表翅片管束外表面積，m2為其單位。

當(dāng)排煙溫度出現(xiàn)下降狀況時，其Ipy則會出現(xiàn)下降狀況，而Q2也會隨之出現(xiàn)減小的情況，因此，鍋爐在熱損失方面也會出現(xiàn)減少狀況；如果在排煙的溫度上小于60℃，在具體的煙氣當(dāng)中的水蒸汽在冷凝的作用下形成水，并將其潛熱釋放出來，當(dāng)1kg水蒸氣在相應(yīng)冷凝狀況下，其所釋放出的熱量則為2500kj。以此為基準(zhǔn)需要提高的鍋爐熱效率ξ1則可表示為ξ1=（6），在公式當(dāng)中，ξ1所表示的是回收鍋爐煙氣余熱以此達到的熱效率；Q冷則表示冷凝器吸收的熱量，其所使用單位為kj/Nm3；Q輸所表示的是燃氣燃燒發(fā)熱值，其所使用單位為kj/Nm3。因此，具體的降低煙氣溫度回收的顯熱效率是1.8%，相應(yīng)的潛熱提高的熱效率7.14%，將二者合并便可得出所提高的鍋爐熱效率，即：ξ2=1.8%+7.14%=8.94%。根據(jù)我國相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，針對鍋爐熱效率計算，應(yīng)以燃料低位發(fā)熱值為基礎(chǔ)，因此，在回收前期，其鍋爐熱效率是90.0%，然后與上述兩項合并，則最終鍋爐的熱效應(yīng)為：ξ=ξ2+ξ1=91.0%+8.94%=99.94% （7）

2 冷凝器結(jié)構(gòu)分析

其主要有熱水出口、冷凝水出口、框架、翅片換熱管、冷水進口及方圓管道等組成，見圖1。

3 冷凝器的創(chuàng)新之處

首先，強化對換熱管的管內(nèi)傳熱。在換熱管基管方面安裝有相應(yīng)的螺旋溝槽，并且在基管的外部上還將翅片焊接之上，翅片管帶有螺旋溝槽，可起到對管內(nèi)流體一側(cè)的對流換熱進行強化的效果，所具有的螺旋溝槽翅片管，促使流體在其管內(nèi)生成相應(yīng)的螺旋運動，并伴隨有徑向速度，以此達到管內(nèi)對流換熱進行強化的目的，此外，還強化了整個傳熱過程。所使用的螺旋溝槽管還可達到快速的、大量的加工的目的，顯著提升總傳熱系數(shù)，促使相應(yīng)制造成本得以降低；其所具有的螺旋角和節(jié)距，在具體的加工過程中哈克達到對流動阻力給與調(diào)整、改變及兼顧的作用。其次，換熱管的管外強化傳熱。針對翅片管式冷凝器來講，其在具體的傳熱上主要通過利用管壁，向冷水直接傳遞熱量，以此達到相變換熱的目的，其在運行當(dāng)中屬于一次性換熱，此外，由于在管內(nèi)是冷水，而在管外則是煙氣，因此，管外換熱系數(shù)相比于管內(nèi)存在較小的狀況，管外的換熱系數(shù)對于總的傳熱系數(shù)具有決定性作用，利用光管外表面無切削整體擠壓翅片，以此達到外表面的面積得到增大的目的，也就是將管外的換熱系數(shù)予以增大，最終實現(xiàn)強化傳熱的效果。當(dāng)對管外側(cè)翅片在具體的傳熱能力保持不變的狀況下，對管內(nèi)側(cè)對流換熱進行提升，可達到傳熱元件總傳熱能力不斷增加的效果。最后，冷凝器相關(guān)技術(shù)具體的改進方法。為了促使該項目得到有效改進，針對冷凝器后邊的煙道來講，可采用耐腐蝕材料對其予以替換，針對燃燒系統(tǒng)來講，其在燃燒方式上可采用按比例調(diào)節(jié)，促進冷凝器高效及穩(wěn)定性得以提升，還應(yīng)將冷凝水排放系統(tǒng)進行完善。

參考文獻：

[1]閻維平，劉鄭芳，董靜蘭.增壓富氧燃燒回收煙氣水分潛熱的分析[J].熱力發(fā)電，2013，41（7）：172-173.

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[3]張勇，王恩祿，董建勛，等.燃煤電站煙氣熱能深度利用及水分回收試驗研究[A]//2010年中國電機工程學(xué)會年會[C]，2010.12：121-123.

作者簡介：劉俊峰（1986.3-），男，漢族，內(nèi)蒙古赤峰人，學(xué)士，助理工程師，研究方向：火電廠集控運行，火電廠節(jié)能優(yōu)化運行。