摘 要: 為了提高余熱鍋爐的余熱利用率,降低排煙溫度,節(jié)能措施從最初的在鍋爐尾部裝設(shè)低溫加熱器,到擴大低壓省煤器,凝結(jié)水先經(jīng)擴大低壓省煤器,煙氣溫度降到100°C以下。隨著燃氣輪機機組容量的增加,排煙溫度越來越高,為了響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召,文章提出了煙氣余熱深度利用系統(tǒng)的措施。
關(guān)鍵詞:余熱鍋爐;煙氣余熱深度利用系統(tǒng);探討
引言
為了再進一步利用鍋爐尾部的余熱,降低煙氣溫度,文章在擴大低壓省煤器的基礎(chǔ)上,采用煙氣余熱深度利用系統(tǒng)的措施,提高余熱利用率。
1 擴大余熱鍋爐尾部低壓省煤器降低鍋爐排煙溫度
最初的小容量燃氣輪機機組(如6B),經(jīng)余熱鍋爐主煙囪排入大氣的煙氣溫度高達120°C。隨著節(jié)能利用的大力提倡,為了再進一步利用鍋爐尾部的余熱,降低煙氣溫度,提高鍋爐余熱利用率,通過在余熱鍋爐尾部擴大低壓省煤器的方法,使得煙氣溫度降到90°C以下。
2 采用煙氣余熱深度利用系統(tǒng)
煙氣余熱深度利用系統(tǒng)是指,在余熱鍋爐之后設(shè)置深度利用煙氣換熱器,對余熱鍋爐尾部的低溫煙氣的余熱進行深度換熱,提高凝結(jié)水的溫度,同時,采用吸收式熱泵技術(shù)向外供熱,產(chǎn)生經(jīng)濟效益。燃機排放煙氣經(jīng)深度利用后,煙氣中的水份凝結(jié)回收,煙氣更加清潔,降低煙氣排放污染,節(jié)能,環(huán)保,對提高系統(tǒng)的綜合利用效率有重要意義,尤其在熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)中。
3 煙氣余熱深度利用的方法
文章主要探討如下兩種煙氣余熱深度利用的方法。
3.1 煙氣余熱深度利用方法一
這種方法是將HRSG尾部大約90℃左右的低溫熱煙氣經(jīng)過HRSG主煙囪底部排出后,用引風機引入煙氣深度利用換熱器內(nèi)進行換熱,將煙氣降到36℃左右再經(jīng)煙道返回HRSG主煙囪進行對空排放;大約28℃左右的冷卻水在換熱器內(nèi)加熱到38℃左右進入吸收式熱泵系統(tǒng)進行熱量回收。
采用了煙氣余熱深度利用系統(tǒng)后,煙氣成分遠遠優(yōu)于達標數(shù)值,方案如下:
(1)余熱深度利用系統(tǒng)是將鍋爐尾部的低溫煙氣從鍋爐主煙囪下部引入引風機。鍋爐主煙囪采用兩段式結(jié)構(gòu),下部支撐在混凝土基礎(chǔ)上,上部煙囪坐落在專門設(shè)置的主煙囪鋼架上。上部和下部煙囪之間采用膨脹節(jié)連接吸收煙囪熱膨脹,以滿足下部煙囪開孔要求及上部煙囪的支撐,保證煙囪的整體強度要求。
(2)余熱深度利用系統(tǒng)煙氣換熱器擬采用臥式布置,檢修或更換換熱面時,可以從側(cè)面移出。臥式方案更有利于換熱器熱面的支撐和懸吊,對于煙氣中的凝結(jié)水收集方便,如采用立式布置則上部的凝結(jié)水會流經(jīng)下部的受熱面,加速下部受熱面的腐蝕,并使受熱面的吊桿暴露在具有低溫腐蝕的煙氣中。
(3)在煙道式深度利用受熱面的底部設(shè)置凝結(jié)水收集口對煙氣中的凝結(jié)水進行回收。
(4)煙氣余熱利用后的低溫煙氣(約36℃)返回原煙囪進行排放,余熱深度利用排氣煙道進入鍋爐主煙囪中部,煙囪出口消音器所用材料具備防止煙氣低溫腐蝕的能力。
(5)由于余熱深度利用后的排氣溫度比較低,為防止煙囪的低溫腐蝕,煙囪內(nèi)壁要采用玻璃鱗片環(huán)氧樹脂漆。
(6)煙氣經(jīng)深度利用后,煙氣中的水份進行凝結(jié)回收,煙氣中的水份含量很微小,大大降低了煙囪的低溫腐蝕情況。
(7)以9F等級的燃氣輪機為例,由于煙氣余熱深度利用而帶來余熱鍋爐主煙囪等相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備增加如表1。
(8)該方案的優(yōu)點是共用煙囪,但煙氣管道連接復雜。
3.2 煙氣余熱深度利用方法二
這種方案采用將余熱鍋爐尾部大約90℃左右的低溫熱煙氣在余熱鍋爐主煙囪底部排出,經(jīng)引風機送入煙氣深度利用換熱器內(nèi)進行換熱,煙氣降到36℃左右直接經(jīng)專門設(shè)置的排氣煙囪進行對空排放;28℃左右的冷水在換熱器內(nèi)加熱到38℃左右進入吸收式熱泵系統(tǒng)進行熱量回收。
這種方法基本同方法一,不同之處是將煙氣排入煙氣深度利用換熱器小煙囪進行排放,小煙囪內(nèi)壁采用玻璃鱗片環(huán)氧樹脂漆,以防止煙囪的低溫腐蝕。在小主煙囪頂部煙囪內(nèi)壁設(shè)不銹鋼內(nèi)襯,以滿足由于鍋爐排煙溫度的降低造成煙囪頂部的冷凝。
主煙囪隔離擋板要求關(guān)閉嚴密,具有快開、快閉功能,所用設(shè)備材料等具備防煙氣低溫腐蝕的能力。煙囪隔離擋板門安裝在煙囪的煙氣排出口上。
該方法的優(yōu)點是將余熱鍋爐和煙氣余熱深度利用系統(tǒng)完全分離。從安全造價等方面考慮,這種方法不但有效的利用了余熱,NOx的排放濃度也大大的降低了,隨著環(huán)保指標的嚴格要求,用這種方法可以替代在余熱鍋爐煙道增加脫銷裝置的方法。
由于煙氣余熱深度利用而帶來余熱鍋爐主煙囪等相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備增加如表2。
4 結(jié)束語
對于擴大余熱鍋爐尾部低壓省煤器和采用煙氣余熱深度利用系統(tǒng)兩種方案,前者,方法較為成熟,廠家也有一定的業(yè)績。后者由于設(shè)備和鋼材增加造成的成本增高,還沒有被廣泛采用,但隨著國家環(huán)保指標的嚴格要求,這種方案可以替代在余熱鍋爐煙道增加脫硝裝置的方法,前景樂觀。
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作者簡介:藺雪莉(1964-),女,籍貫:陜西省西安市,學歷:本科,1987年畢業(yè)于西安交通大學能源與動力工程系,中國電力工程顧問集團西北電力設(shè)計院有限公司,職稱:高級工程師,研究方向:從事電廠熱能動力研究工作,近幾年主要從事蒸汽輪機、燃氣輪機、分布式能源等新能源領(lǐng)域的研究設(shè)計。