熱力發(fā)電廠排煙余熱利用技術(shù)分析

包麗華

【摘 要】火力發(fā)電廠是以朗肯循環(huán)原理為基礎(chǔ)進(jìn)行的熱功轉(zhuǎn)換最終獲得電能的。在能量轉(zhuǎn)換過程的同時(shí)，也存在著較大的熱量損失，而這些熱量損失中的絕大部分是隨鍋爐排煙散失到周圍環(huán)境當(dāng)中。現(xiàn)役運(yùn)行機(jī)組鍋爐排煙溫度一般在130～150℃范圍內(nèi)，隨著火力發(fā)電廠抗腐蝕材料的使用，排煙溫度進(jìn)一步降低創(chuàng)造了新的契機(jī)。低溫省煤器技術(shù)是為了充分節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境，深度利用鍋爐排煙余熱的一項(xiàng)技術(shù)，針對當(dāng)前電廠鍋爐的排煙溫度過高的問題，這項(xiàng)技術(shù)便成為近年來發(fā)電廠有效降低鍋爐排煙溫度的一項(xiàng)很實(shí)用的方法。

【關(guān)鍵詞】熱力發(fā)電廠；排煙余熱；低溫省煤器

0 前言

我國燃煤電廠提供的發(fā)電量大約是發(fā)電總量的 77%其是主導(dǎo)我國發(fā)電行業(yè)，依舊是最大的電能供應(yīng)渠道。因此，合理地解決火力發(fā)電廠產(chǎn)生的污染就成為國家實(shí)施節(jié)能、減排的重點(diǎn)。鍋爐是火電廠的三大主機(jī)之一，正常運(yùn)行中難免會(huì)有熱損失，最大的是排煙熱損失，它在各項(xiàng)熱損失中所占的比重最大，約為 60%～70%。目前，大型火電機(jī)組的鍋爐排煙溫度約是 120℃～140℃。排煙熱損失約是 5%～12%的燃料總熱量，當(dāng)排煙溫度提升 10℃，熱損失會(huì)提高 0.6%～1%，這就直接增加了煤耗。

由上述可知，鍋爐的排煙溫度具有比較大的調(diào)整空間，但為了使受熱面不受到低溫腐蝕的危害，排煙溫度要大于煙氣露點(diǎn)溫度。一般情況下，鍋爐的排煙溫度與它的效率成反比，只要合理地降低鍋爐的排煙溫度，就可以降低煤耗，提高鍋爐的效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。時(shí)下針對資源短缺的現(xiàn)狀，發(fā)電廠通過回收余熱的方法，在合理的條件下盡量降低鍋爐的排煙熱損失，達(dá)到最大程度地能源使用，對于節(jié)能降耗具有非常重要的意義，這也將成為今后發(fā)電廠鍋爐節(jié)能的趨勢。

1 排煙余熱利用技術(shù)現(xiàn)狀分析

目前，關(guān)于低溫省煤器新的技術(shù)應(yīng)用，如熱管式低溫省煤器等。它的工作原理是：蒸汽聯(lián)管內(nèi)的工質(zhì)吸收煙氣對流交換的熱量，管內(nèi)的蒸汽受熱后上升到冷卻段，冷卻段外的冷卻水對流換熱吸收管內(nèi)蒸汽熱量，冷卻后的水又重新流回蒸發(fā)管段，循環(huán)作用。熱管式低溫省煤器在運(yùn)行過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)堵灰及腐蝕現(xiàn)象，出現(xiàn)上述現(xiàn)象主要是由于其偏低的入口水溫造成的，但它本身對流換熱系數(shù)與換熱面積之間的調(diào)節(jié)特性可以排除上述的缺陷，為這項(xiàng)技術(shù)的推廣提供了可靠的保障。

低溫省煤器技術(shù)作為一項(xiàng)比較成熟、有效、實(shí)用的節(jié)能方法，應(yīng)用于發(fā)電廠主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是，可以減少或者減緩煤炭資源的消耗，二是，可以較大程度上降低污染物的排放量，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的持續(xù)性。因此，低溫省煤器作為實(shí)現(xiàn)余熱回收的可靠技術(shù)，現(xiàn)在乃至將來必將在能源回收利用上起到非常重要的作用。

2 影響排煙溫度偏高的因素

（1）煤的成分：主要是指煤中所含有水分的多少及其發(fā)熱量的大小，二者的含量直接影響鍋爐內(nèi)的煙氣量和煙氣特性。

（2）灰份：煤在鍋爐中燃燒時(shí)，導(dǎo)致受熱面的積灰和結(jié)渣是在所難免的，并且鍋爐受熱面的積灰、結(jié)渣與煤灰成份、運(yùn)行條件等因素密切相關(guān)。當(dāng)受熱面發(fā)生較重的積灰與結(jié)渣時(shí)，灰渣附在受熱面管壁上必然會(huì)產(chǎn)生更大的熱阻，不但較大地消弱了管子的吸熱能力與傳熱效率，而且會(huì)進(jìn)一步影響到鍋爐爐膛及尾部受熱面整體的傳熱效率，最終導(dǎo)致鍋爐效率下降。

（3）揮發(fā)份：煤中揮發(fā)分的含量，直接影響到煤在鍋爐中的燃燒效果。當(dāng)增加燃料的揮發(fā)份時(shí)，它的著火就會(huì)變早，當(dāng)燃燒的火焰太靠近燃燒器口，非常容易引起燃燒器噴口的結(jié)焦，從而就會(huì)降低燃燒器噴口的一次風(fēng)速與出力；反之，當(dāng)減少煤粉的揮發(fā)份時(shí)，就會(huì)延遲煤粉的著火，加長煤粉的燃燒時(shí)間，上述兩種情況都會(huì)提高排煙溫度。

（4）鍋爐的漏風(fēng)：通常是指爐膛、煙道、空氣預(yù)熱器及制粉系統(tǒng)等處的漏風(fēng)?，F(xiàn)在燃煤鍋爐，通常設(shè)計(jì)成平衡通風(fēng)，爐膛及尾部煙道在正常運(yùn)行情況下都處于負(fù)壓環(huán)境，所以目前只能盡力解決空氣滲入的問題。

（5）積灰結(jié)渣：當(dāng)受熱面管壁的溫度低于管外的灰熔點(diǎn)時(shí)，灰就會(huì)堆積在受熱面上，這就形成了積灰。結(jié)渣主要是因?yàn)闊煔鈯A帶的灰粒處于部分熔化甚至熔化的狀態(tài)，當(dāng)這些灰粒碰到受熱管時(shí)，就會(huì)被冷凝進(jìn)而出現(xiàn)結(jié)渣。鍋爐受熱面積灰、結(jié)渣會(huì)使它的導(dǎo)熱系數(shù)變小，也導(dǎo)致其與煙氣間的傳熱熱阻變大，爐內(nèi)輻射受熱面吸熱能力削弱后，使煙氣放出的熱量變少，就會(huì)引起尾部受熱面溫度的上升。

（6）結(jié)垢：管內(nèi)結(jié)垢，通常是由于蒸汽品質(zhì)不合格所造成的。若鍋水中攜帶鹽類，當(dāng)蒸汽把這些含鹽量較高的成分?jǐn)y入過熱器管道內(nèi)，水分蒸發(fā)后鹽類就沉積在管子的內(nèi)壁上，形成鹽垢。受熱面內(nèi)部結(jié)垢后，就會(huì)導(dǎo)致它的傳熱惡化，增加了向外界輻射的熱損失，從而會(huì)使排煙溫度升高。

（7）受熱面布置：受熱面的布置是否合理，必然會(huì)牽連到排煙溫度的大小。通常情況下，受熱面的布置方式與面積主要取決于設(shè)計(jì)煤種與參數(shù)。相對實(shí)際燃用的煤種，若輻射受熱面布置的數(shù)量減少，則它的換熱量自然就會(huì)降低；反之，若對流過熱器面積減少，則出口主蒸汽溫度就滿足不了設(shè)計(jì)值的要求。

（8）過量空氣系數(shù)：當(dāng)提高流經(jīng)空氣預(yù)熱器的空氣量時(shí)，自然就增加了它的傳熱量，降低了排煙溫度；反之，當(dāng)流經(jīng)水平及尾部受熱面的煙氣量增多時(shí)，它們的煙溫降就會(huì)降低，從而使排煙溫度上升。

3 降低排煙溫度的策略

（1）運(yùn)行優(yōu)化：為了保持運(yùn)行鍋爐受熱面正常的換熱效果，爐膛內(nèi)部及尾部煙道設(shè)置吹灰系統(tǒng)，來清除爐內(nèi)受熱面結(jié)渣和尾部受熱面積灰是非常有必要的。通常情況下，鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與它的受熱面清潔度有很大的關(guān)系，對比受熱面在吹灰前后，排煙溫度可以降低 15℃左右，鍋爐效率可以提高1%～2%。運(yùn)行中可以通過調(diào)整上下排燃燒器的投入頻率，合理地調(diào)整燃燒火焰中心高度等方法，來實(shí)現(xiàn)排煙溫度的降低。

（2）設(shè)計(jì)優(yōu)化：減少爐膛漏風(fēng)，保證很好的爐膛及尾部煙道處的密封性，改進(jìn)門、孔結(jié)構(gòu)，合理地調(diào)整爐膛渣斗與出渣口連接處的空隙；優(yōu)化設(shè)計(jì)尾部受熱面結(jié)構(gòu)，提升現(xiàn)存受熱面的換熱能力。現(xiàn)在廣泛使用的有螺紋管、螺旋翅片管等，它們都是通過受熱面面積的增加來實(shí)現(xiàn)傳熱的強(qiáng)化，尾部受熱面設(shè)計(jì)的優(yōu)化，一般由優(yōu)化省煤器及空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù)。為了提高它們設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，可以減少傳熱設(shè)備的面積和金屬消耗，最大可能地增大金屬的傳熱溫差以及傳熱系數(shù)；或者通過采用低溫受熱面的雙級(jí)布置，合理分配高、低溫受熱面的傳熱面積比，以達(dá)到節(jié)能需要。

（3）加裝新的受熱面：前置式熱管空氣預(yù)熱器，即把新一層的空氣預(yù)熱器安裝到原有空氣預(yù)熱器的后面，溫度低的冷空氣被熱管加熱，然后進(jìn)入原有的空氣預(yù)熱器，回收和使用了鍋爐的煙氣余熱，同時(shí)能夠緩解對原有空氣預(yù)熱器的腐蝕。熱管式空氣預(yù)熱器的優(yōu)點(diǎn)包括：較強(qiáng)的傳熱能力，結(jié)構(gòu)緊湊占用空間小，密封性較好漏風(fēng)小，在同樣的條件下比管式空氣預(yù)熱器溫度提高10～15℃，所以，它具有較好的防腐性能，而且有些熱管盡管在受到腐蝕或者磨損而損壞的情況下，也不會(huì)對其他熱管的傳熱效果構(gòu)成影響。部分電廠將熱管式空氣預(yù)熱器代替原來的管式低溫空氣預(yù)熱器，效果一樣很好。

4 結(jié)論

低溫省煤器有著一般省煤器的結(jié)構(gòu)與換熱方式相同的地方，不同之處在于它的工質(zhì)是凝結(jié)水，它的冷卻水壓力要比一般省煤器低得多，低溫省煤器的熱量來源于鍋爐排煙放出的熱量。低溫省煤器一般加裝在尾部煙道的低溫受熱區(qū)上，為了防止低溫腐蝕（下轉(zhuǎn)第248頁）（上接第246頁）和堵灰，就需要控制好它的進(jìn)口工質(zhì)溫度，使其大于煙氣露點(diǎn)溫度或者是避免最大腐蝕區(qū)的影響。

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[責(zé)任編輯：張濤]