低溫省煤器在火力發(fā)電廠(chǎng)中的運(yùn)用

周作蘋(píng)

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，無(wú)論是工業(yè)還是人們生活用電需求也呈現(xiàn)出了不斷上升的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，在這樣的條件下強(qiáng)化用電供給能力就顯得至關(guān)重要。本文簡(jiǎn)要敘述了"低溫省煤器"的特點(diǎn)及不同的運(yùn)用方式，其運(yùn)用的經(jīng)濟(jì)性。采用低溫省煤器可提高機(jī)組熱效率，節(jié)能、節(jié)水效果顯著，符合國(guó)家"節(jié)能減排"的政策，具有很好的發(fā)展前景和應(yīng)用推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：低溫省煤器 火力發(fā)電廠(chǎng)

一、火力發(fā)電廠(chǎng)面臨的嚴(yán)峻形勢(shì)

隨著全球及我國(guó)經(jīng)濟(jì)、能源和環(huán)保形勢(shì)的發(fā)展，目前火力發(fā)電廠(chǎng)特別是燃煤發(fā)電廠(chǎng)，將面臨更為嚴(yán)格的環(huán)保要求和嚴(yán)峻的市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)形勢(shì)，突出表現(xiàn)在如下方面：

1.節(jié)能和減排已成為燃煤發(fā)電企業(yè)發(fā)展的兩個(gè)約束性指標(biāo)

國(guó)務(wù)院發(fā)布的《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃綱要》中明確提出了“建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)；堅(jiān)持開(kāi)發(fā)節(jié)約并重、節(jié)約優(yōu)先，按照減量化、再利用、資源化的原則；大力推進(jìn)節(jié)能節(jié)水節(jié)地節(jié)材，加強(qiáng)資源綜合利用，完善再生資源回收利用體系，全面推行清潔生產(chǎn)，形成低投入、低消耗、低排放和高效率的節(jié)約型增長(zhǎng)方式。”

2.國(guó)內(nèi)外煤炭?jī)r(jià)格持續(xù)上漲，燃煤發(fā)電企業(yè)經(jīng)營(yíng)嚴(yán)峻

近年來(lái)，受?chē)?guó)際煤炭?jī)r(jià)格上漲因素的影響，國(guó)內(nèi)發(fā)電用煤價(jià)格也持續(xù)上漲，燃煤發(fā)電企業(yè)將面臨更大的成本壓力。火電機(jī)組的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果認(rèn)為：電站鍋爐的排煙溫度在120～140℃內(nèi)較佳。目前國(guó)內(nèi)能源價(jià)格和環(huán)保脫硫要求與傳統(tǒng)理論和以前技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析所依據(jù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)發(fā)生了巨大的變化，能源價(jià)格高漲，從經(jīng)濟(jì)性方面考慮，應(yīng)選用更低的鍋爐排煙溫度；從節(jié)能減排和經(jīng)濟(jì)性?xún)煞矫婵紤]，降低排煙溫度對(duì)于節(jié)約燃料、降低污染具有非常重要的實(shí)際意義。因此，深度降低排煙溫度是目前電站鍋爐節(jié)能減排技術(shù)發(fā)展的必然選擇。

二、低溫省煤器的運(yùn)用現(xiàn)狀

我國(guó)目前也以降低排煙溫度為目的的鍋爐技術(shù)改造方案較多，這為電站鍋爐節(jié)能開(kāi)辟了新的途徑。影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度，一般我國(guó)許多電站鍋爐的排煙溫度大多高于設(shè)計(jì)值，一般約比設(shè)計(jì)值高出20～50℃。排煙熱損失是鍋爐各項(xiàng)熱損失中最大的一項(xiàng)，一般為5%～12%，占鍋爐熱損失的60%～70%。影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度。一般情況下，排煙溫度每增加10℃，排煙熱損失上升0.6%～1%，因此降低排煙溫度對(duì)于節(jié)約燃料、降低污染具有非常重要的實(shí)際意義。

三、低溫省煤器的工作原理

1.系統(tǒng)介紹

低溫省煤器系統(tǒng)的改造方案，通常是在鍋爐除塵后部的煙道中加裝低溫省煤器，利用煙氣加熱汽機(jī)凝結(jié)水，提高機(jī)組綜合效率，同時(shí)將排煙溫度降低到102℃，實(shí)現(xiàn)煙氣余熱的深度回收，大幅度降低脫硫塔入口煙溫，減少脫硫系統(tǒng)水耗，提高機(jī)組整體熱經(jīng)濟(jì)性。

2.系統(tǒng)組成

通常推薦采用單級(jí)布置帶暖風(fēng)器系統(tǒng)的布置方案，該系統(tǒng)由低溫省煤器系統(tǒng)和暖風(fēng)器系統(tǒng)組成達(dá)到提高發(fā)電系統(tǒng)效率，保護(hù)空氣預(yù)熱器避免低溫腐蝕，同時(shí)能通過(guò)降低脫硫系統(tǒng)入口煙氣溫度，達(dá)到減少脫硫系統(tǒng)水耗的目的。低溫省煤器中的工質(zhì)水從汽輪機(jī)低壓缸的低加系統(tǒng)抽出，。利用鍋爐排出的100～160℃的煙氣作為熱源，來(lái)加熱鍋爐給水和暖風(fēng)器內(nèi)部循環(huán)工質(zhì)，抽出水的溫度根據(jù)低溫省煤器出口換熱面壁溫高于煙氣露點(diǎn)的要求決定，一般選擇內(nèi)部水溫在50～90℃的低壓加熱器，考慮低負(fù)荷運(yùn)行需要，低溫省煤器作為該級(jí)低壓加熱器的并聯(lián)系統(tǒng)，在低負(fù)荷時(shí)可調(diào)整低溫省煤器內(nèi)工質(zhì)流量保證低溫省煤器的煙氣出口溫度不低于煙氣露點(diǎn)溫度過(guò)多。為進(jìn)一步提高系統(tǒng)的利用能力，低溫省煤器設(shè)計(jì)分為多級(jí)，其最后一級(jí)和暖風(fēng)器系統(tǒng)并聯(lián)，暖風(fēng)器系統(tǒng)通過(guò)低溫省煤器的末級(jí)吸熱，熱水通過(guò)暖風(fēng)器循環(huán)泵強(qiáng)制在末級(jí)低溫省煤器和暖風(fēng)器間循環(huán)，暖風(fēng)器系統(tǒng)工質(zhì)無(wú)需連續(xù)提供，只需要定期更換即可。

3.布置方案

一般系統(tǒng)的低溫省煤器，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地情況，建議布置在引風(fēng)機(jī)后脫硫風(fēng)機(jī)前的水平煙道上，較適合于和新設(shè)計(jì)機(jī)組、加裝脫硫系統(tǒng)改造、拆除GGH改造同步進(jìn)行。這種方案中低溫省煤器內(nèi)部煙氣灰含量很低，設(shè)備磨損較小，對(duì)電除塵設(shè)備影響不大，這種布置方式為優(yōu)先推薦方案。

四、低溫省煤器的經(jīng)濟(jì)性分析

1.對(duì)熱力系統(tǒng)效率的改善

先考慮不投暖風(fēng)器工況，最大收益狀態(tài)為所有汽輪機(jī)低壓缸凝結(jié)水進(jìn)入低溫省煤器。在燃用設(shè)計(jì)煤種時(shí)，BMCR（機(jī)組輸出功率P=660×1.1=726MW），低溫省煤器內(nèi)部水壓1.67MPa，進(jìn)出水焓分別為232.41kJ/kg和328.91kJ/kg。標(biāo)準(zhǔn)煤低位發(fā)熱量為29310kJ/kg。上述條件下，回收的熱量為：Q=F×（i”-i）= 370.285×3600 ×（328.91-232.41）=1.286×108 kJ/h=35.72MW，考慮從汽機(jī)到低溫省煤器間輸送熱量損失5%，每滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行小時(shí)節(jié)煤ΔBj=0.95×Q/29310=0.95×1.286×108 / 29310=4168.2 kg/h，折算為鍋爐煤耗為 ΔC=ΔBj/P= 4168.2 ×1000 / 726000 =5.742g/kwh。對(duì)加熱冷凝水的方案，汽輪機(jī)低壓缸少抽汽部分可以繼續(xù)做功，對(duì)應(yīng)上述回收熱能的蒸汽在汽機(jī)低壓缸做功效率僅為11.78%（按照汽機(jī)熱平衡圖對(duì)比計(jì)算得到），發(fā)電機(jī)組可以多發(fā)電35.72×0.95× 11.78% =3.997MW，汽機(jī)熱耗從7419kJ/kwh降為7378kJ/kwh，發(fā)電效率從48.52%提高到48.79%，提高0.27%，考慮鍋爐效率94%，發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗從269.30 g/kwh降為267.81 g/kwh，降低1.49 g/kwh。每小時(shí)節(jié)約標(biāo)煤為1.49×10-3×726×103=1081.74kg/h。

2.系統(tǒng)多耗能部分

多耗能部分包括（1）低溫省煤器的流通阻力，（2）輸送汽機(jī)冷凝水的泵功損失，（3）暖風(fēng)器循環(huán)泵的功耗。無(wú)論采用何種熱源，暖風(fēng)器的空氣阻力都變化不大。因此只要采用暖風(fēng)器，就必須耗用送風(fēng)機(jī)功率，采用該方案不會(huì)增加額外的送風(fēng)機(jī)功耗。另外，采用閉式循環(huán)水加熱暖風(fēng)器的工質(zhì)阻力要小于采用蒸汽，這一部分功耗節(jié)約有限，不予計(jì)入。

五、低溫省煤器的綜合使用意義

低溫省煤器-暖風(fēng)器鍋爐余熱回收系統(tǒng)是一項(xiàng)產(chǎn)出遠(yuǎn)大于投入的設(shè)備，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。該系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行要求很低，沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)換熱部件和風(fēng)機(jī)，控制簡(jiǎn)單，維護(hù)工作主要是及時(shí)更換局部腐蝕嚴(yán)重的部件。已有設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況表明，對(duì)低溫省煤器布置在電除塵器后方的方案，堵灰現(xiàn)象輕微，用吹灰器定期清理就能滿(mǎn)足，基本上不需要進(jìn)行水沖洗。對(duì)燃用高硫煤鍋爐，采用涂搪瓷表面管束或不銹鋼管束，可以有效延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。由此可見(jiàn)，這種改造不但可長(zhǎng)期獲益，其重要的是符合國(guó)家“節(jié)能減排”的政策，具有很好的發(fā)展前景和應(yīng)用推廣價(jià)值。更重要的原因就在于低溫省煤器具有較高的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。

參考文獻(xiàn)：

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