火電廠排煙及循環(huán)水余熱利用系統(tǒng)設(shè)計及分析

潘濤

摘 要：近些年來我國國民經(jīng)濟(jì)處于高速發(fā)展階段，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展其與資源缺乏之間的矛盾逐漸顯現(xiàn)。其中屬于水資源缺乏的問題最為嚴(yán)重，已經(jīng)成為現(xiàn)階段我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中最為顯著的資源緊缺問題。引發(fā)水資源緊缺的原因十分多樣化，火電發(fā)電廠排水浪費屬于其中主要因素。因此需要對火電發(fā)電廠排煙系統(tǒng)與循環(huán)水余熱利用系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，使其可在滿足火電發(fā)電廠日常生產(chǎn)需求的同時節(jié)約用水，并最大限度提升水資源的利用率。本文在此種背景下以某火電發(fā)電廠為例展開探討，主要對其排煙和循環(huán)水余熱系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行分析，旨在最大限度提升循環(huán)水預(yù)熱系統(tǒng)的利用率。

關(guān)鍵詞：火電廠；排煙；循環(huán)水余熱利用；系統(tǒng)設(shè)計

一、火電廠排煙系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計分析

1.火電廠排煙系統(tǒng)優(yōu)化

通常情況下火電發(fā)電廠的排煙系統(tǒng)將能夠轉(zhuǎn)換煙氣余熱的換熱器設(shè)置在鍋爐對流的豎井下部。熱網(wǎng)中的回流水利用煙氣余熱換熱器完成加熱。鍋爐煙氣出口會設(shè)置一個靜電除塵器、煙氣脫硫塔，并在二者之間安裝煙氣冷卻器，然后借助煙氣高溫蒸汽完成冷凝的過程，將煙氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)水。

2.火電廠排煙系統(tǒng)優(yōu)化方案探究

由上述分析目前火電發(fā)電廠排煙系統(tǒng)的優(yōu)化方案可以發(fā)現(xiàn)，其主要工作原理是在吸收塔的入口安裝煙氣余熱換熱器來完成排除煙氣的降溫工作。煙氣在降低溫度之后會通過煙氣余熱換熱器與加熱之后的高溫蒸汽混合冷凝為液態(tài)水，然后再向外界排放，這是當(dāng)前階段絕大部分火電發(fā)電廠應(yīng)用的排煙系統(tǒng)。由上述方案不難發(fā)現(xiàn)，其實現(xiàn)原理的核心是借助煙氣余熱換熱器將廢煙凝結(jié)成水，也就是說煙氣余熱換熱器在工作過程中需要承擔(dān)冷卻的責(zé)任。煙氣在經(jīng)過除塵器以后會大幅度降低原本蘊含的粉塵濃度，此時再安裝除塵器就可使得煙氣中的腐蝕性顆粒大幅度降低，進(jìn)而因煙氣中腐蝕性顆粒引發(fā)的設(shè)備腐蝕情況可到有效緩解。煙氣通過除塵器和引風(fēng)機(jī)脫離吸收塔時，通常情況下溫度已經(jīng)大幅度降低，大約為45℃-50℃左右，而且已經(jīng)在脫硫區(qū)完成了防腐蝕和脫硫處理，所以說該優(yōu)化方案可以最大限度降低煙氣對發(fā)電廠機(jī)組設(shè)備的腐蝕情況。該優(yōu)化方案具有經(jīng)濟(jì)性較高和可操作性較強的優(yōu)勢，所以被各火電發(fā)電廠排煙中廣泛應(yīng)用。另外，還可依據(jù)具體生產(chǎn)狀況在上述方案的基礎(chǔ)上增設(shè)兩臺燃煤鍋爐煙氣余熱換熱器，分別在兩臺引風(fēng)機(jī)出口處的水平煙道內(nèi)安裝。出于對設(shè)備保持換熱和防腐蝕具體需求的考慮，需要選擇質(zhì)量優(yōu)良的鋼支撐翅片管用在煙氣余熱換熱器中，進(jìn)而對該設(shè)備持久性的良好運行進(jìn)行保證。

3.分析熱平衡計算以及系統(tǒng)優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)效益

對排煙系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級的過程中，影響冷凝設(shè)備最大的當(dāng)屬余熱轉(zhuǎn)換器裝置在正常運轉(zhuǎn)的過程中需要承受非常大的煙氣阻力，進(jìn)而阻礙了引風(fēng)機(jī)的運轉(zhuǎn)，引風(fēng)機(jī)需要增加功率來確保正常運轉(zhuǎn)。因此，要想保證發(fā)電機(jī)組額定功率不會隨之改變，就需要減小機(jī)組的進(jìn)氣量，進(jìn)而使得機(jī)組熱效率提升的目的得以達(dá)成。優(yōu)化之后的方案不僅可以對發(fā)電機(jī)組的運行效率進(jìn)行提升，而且有利于發(fā)電廠整體效益的提升。外還可有效降低機(jī)組設(shè)備損壞的幾率，設(shè)備維修和更換的費用大幅度降低，發(fā)電廠的生產(chǎn)成本得以減少。而最為關(guān)鍵的問題是優(yōu)化火電廠排煙系統(tǒng)可降低對環(huán)境的污染，有利于我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的進(jìn)一步推進(jìn)。但是在應(yīng)用該優(yōu)化方案時要注意控制排煙的溫度，使其始終處于合理范圍內(nèi)，如溫度過低的話污染物會對換熱器裝置造成腐蝕，進(jìn)而損壞設(shè)備，所以使用時要格外注意溫度的控制。

二、火電廠循環(huán)水余熱利用系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計分析

1.“NCB”新型大容量供熱機(jī)組應(yīng)用方案探究

NCB是利用低壓缸與高壓缸來實現(xiàn)帶動發(fā)電機(jī)運轉(zhuǎn)的目的，如處于基抽汽狀態(tài)可關(guān)小連通管道上的蝶閥來分散壓力。連通管道上的蝶閥在負(fù)荷達(dá)到最大值時會完全關(guān)閉，進(jìn)而可對蒸汽進(jìn)入低壓缸的情況進(jìn)行有效避免，此時低壓缸轉(zhuǎn)速會呈現(xiàn)持續(xù)下降的狀態(tài)，直至停機(jī)。此種狀態(tài)下離合器會脫離低壓轉(zhuǎn)子，而發(fā)電機(jī)的正常運行需要借助中壓轉(zhuǎn)子和高壓轉(zhuǎn)子，所有水蒸氣可排除并提供熱量，一定程度上加強了水余熱循環(huán)利用的效率。此種設(shè)計方案可以充分利用中壓缸和高壓缸的排氣以及其提供的抽氣量，冷源帶來的損失得到大幅度降低。該機(jī)組可使得低壓缸運行停止并轉(zhuǎn)變?yōu)楸硥簷C(jī)，而且還可將實際狀況作為依據(jù)來啟動或者運行低壓缸，進(jìn)而將其轉(zhuǎn)化為純凝機(jī)或者是抽凝機(jī)。該原理使得機(jī)組可以將其所承受負(fù)荷的狀況作為依據(jù)對其運行模式和運行狀態(tài)進(jìn)行任意轉(zhuǎn)換，進(jìn)而大幅度提升了機(jī)組負(fù)荷的承受能力。NCB新型大容量供熱機(jī)是未來一定時間內(nèi)火電發(fā)電廠排煙及循環(huán)水余熱創(chuàng)新的主要方向和趨勢。

2.NCB新型大容量供熱機(jī)組存在的主要問題

目前火電發(fā)電廠應(yīng)用的NCB新型大容量供熱機(jī)仍然有些許問題存在，無論是由發(fā)電廠自身發(fā)展需求還是由行業(yè)發(fā)展前景來看，其操作難度都相對較大。NCB新型大容量供熱機(jī)成本相對較高，所以絕大多數(shù)火電發(fā)電廠只能是望而卻步。因NCB新型大容量供熱機(jī)內(nèi)置的品質(zhì)優(yōu)良的SSS離合器目前仍需要進(jìn)口，離合器本身造價在加上運輸費用等，使得該供熱機(jī)的造價相對較高。此外，SSS離合器使用時對機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩有較高要求，所以需要對機(jī)組轉(zhuǎn)子進(jìn)行相應(yīng)的改造，機(jī)組本身成本再次增加。除此之外，NCB新型大容量供熱機(jī)要想投入使用還需對檢修場地進(jìn)行建設(shè)和增加，場地建設(shè)需要投入較多的財力、物力以及人力，所以說上述問題都影響了NCB新型大容量供熱機(jī)組的推廣和應(yīng)用。

結(jié)束語

綜合上述所言，我國當(dāng)前仍舊處于時代進(jìn)步和社會發(fā)展的過程中，人類生活水平也會隨之提升，對于電力的需求也勢必會不斷增加。同時社會各界會越發(fā)重視環(huán)境的保護(hù)，尤其是電力生產(chǎn)過程中排煙以及循環(huán)水熱造成的水污染、熱污染以及大氣污染等。因此，最大限度預(yù)防并降低火電發(fā)電廠排煙以及循環(huán)水余熱對環(huán)境造成的污染是當(dāng)前需要解決的首要問題。本文在此種背景下提出NCB新型大容量供熱機(jī)系統(tǒng)和煙氣余熱利用系統(tǒng)的應(yīng)用，可有效對上述問題進(jìn)行解決。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬有福，楊麗娟，呂俊復(fù).聯(lián)合旁通煙道與暖風(fēng)器的鍋爐煙氣余熱利用系統(tǒng)[J].中國電機(jī)工程學(xué)報，2017，37（18）：5359-5366+5535.

[2]郭大江.火電廠余熱回收系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（08）：237.

[3]賀學(xué)軍.火力發(fā)電廠排煙及循環(huán)水余熱利用系統(tǒng)設(shè)計探討[J].黑龍江科技信息，2015（31）：57.

[4]胡松如，吳斌，韓峰，王友才.大型火力發(fā)電廠低溫余熱利用的研究與應(yīng)用[J].電站系統(tǒng)工程，2014，30（01）：1-3+6.