火力发电厂烟气余热利用的分析及运用

POWER SUPPLY TECHNLLOGIES AND APPLICATIONS

火力发电厂烟气余热利用的分析及运用

郭洪远

(宁夏京能宁东发电有限责任公司宁夏灵武750400) 【摘要】由于目前水资源、能源紧缺、环境日益恶化等等状况，合理有效的利用电厂的烟气余热，提高火电机组的效率，减少煤耗是节能的主要且重要的措施之一。在火力发电厂中，锅炉的排烟余热问题一直是困扰人们的一个问题。本文对发电厂烟气余热利用的途径进行了分析，重点研究了利用烟气余热来加热凝结水的系统。研究表明，设置烟气余热系统，可大大提高火力发电厂热效率，降低煤耗，增加发电量，具有一定的经济效益和社会效益。因此在电厂优化设计中，合理有效的利用火电厂的烟气余热，提高机组运行效率，节约用水，减少煤耗，是节能的关键。

【关键词】烟气余热；优化设计；提高效率；节能

引言

由数据统计可知，在火力发电厂中，锅炉的排烟热损失大约占锅炉热损失的70%，随着锅炉运行时间的增加，受热面污染程度也随之增加，排烟温度要比设计温度高大约25℃，在我们国家，存在着很多锅炉投运时间较长、排烟温度较高甚至达到200℃的火电机组。如果能够合理的利用工艺和新技术来降低锅炉排烟温度，回收利用排出的烟气余热，将较大程度上降低火力发电厂的煤耗，达到节约能源的目的。

1.烟气余热利用的状况

目前，国外已经把火电机组的排烟温度设计为大约100℃，比之前的排烟温度值大大降低，在近几年来国外建立火电厂的共同特点有：

（1）烟气的最终排放并不是通过常见的专用烟囱，而是通过自然风冷却塔排人大气之中。

（2）增添了烟气热量回收的环节，即在烟气脱硫装置和除尘器之间的烟道上安装了烟气冷却器，回收的热量用于凝结水的加热。

早在20世纪90年代，在300MW～500MW机组改造的时候就大力推广在锅炉尾部増加旁路省煤器加热凝结水的“烟气加热器”技术，以降低锅炉排烟温度，进一步的提高锅炉和电除尘器的工作效率。在我们国家，火力发电厂的很多锅炉排烟温度都大大的超过了设计值。结合火电厂的设计，烟气余热利用的方向大体可以分为加热凝结水、加热热网水、预热助燃空气、预热并干燥燃料、采暖制冷等等。根据吸收烟气余热的换热方式不同，可以分为直接换热和间接换热，即利用烟气直接和所需要的吸热介质接触，由中间介质吸收烟气余热，再将热量释放给需要要吸热的介质。

2.烟气余热合理利用的措施

（1）防止积灰措施

较低温度的省煤器应该根据烟气灰的含量、不同的防止位置等等选择合适且合理的换热管形式、烟气流速以及吹灰系统等，主要包含以下内客：首先，若低温省煤器放置在电除尘器之前，可以采用H型翅片管；若低温省煤器放在电除尘器之后，可采H型翅片管或者螺旋翅片管；第二：设计一个合适的烟气流速。烟气流速应该根据低温省煤器的放置位置不同控制在l0m/s到13 m/s左右，避免产主大量的灰尘。第三：设管吹灰器系统，按规定时间吹灰，从而减少灰尘的发生。最后，在机组停运时检查积灰的状况，利用高压水进行人工清灰。

（2）防腐蚀措施

设置防腐蚀的管式换热器，加热厂区水暖系统的热网循环水，替代常规的热网加热器，这样可以节省热网加热器的加热蒸汽量、从而増加发电量。但通常进入低温省煤器的凝结水温度较低，烟气酸露点的温度高于烟气出口测管束壁面温度，所以产生了低温腐蚀的现象。

国内常采用以下方式来避免低温腐蚀：1、限据烟气酸露点的温度，通过热水再循环的方式，确定合适的低温省煤器的温度，从而有效地避开发生低温腐蚀的区域。2、低温省煤器设置烟气侧近、出口温度测试，及时控制烟气温度和水温。3、采用ND钢等耐酸腐蚀的材料，减缓腐蚀的速度，并留有一定的腐蚀余量。

（3）干燥措施

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利用烟气余热干燥煤的核心设备是干燥机滚筒，它是一个略带倾斜并能回转的圆筒体，内部固定有链条，起着清扫内壁、搅拌内部物料的作用。湿物料从一端的上部进入，干物料则从另一端的下部采集。120℃的热煤气从进料端或出料段进入，从另一端上部排出，物料与热烟气呈逆流或并流方式接触。固体物料在滚筒中停留时间大约13分钟，出口烟气温度约降至100℃。滚筒内根据不同的角度装有顺向抄板，使物料在筒体回转过程中不断抄起又洒下，让其与通入的热烟气直接且充分的接触，使物料向前移动，并进一步的提高干燥效率。

现有的干燥系统是由燃煤的燃气炉或链条炉提供的热烟气，干燥度可从30%降低到20%。

（4）烟气余热加热凝结水

利用烟气余热加热凝结水，可以提高全厂的热效率，降低煤耗，增加发电量，加热凝给水的方式有两个：一是设置烟气回热加热器和水水换热器，让凝结水和烟气之间进行热交换，但是这种方式的缺点是二级换热，换热效率比一级换热低。二是设置烟气回热加热器，让烟气和凝结水直接进行热交换，这种方式优点是一级换热，换热效率较高，缺点是若换热管一旦发生泄露，会直接地污染凝结水，影响机组的正常安全运行。

本文采用烟气和凝结水间接换热的方式，即烟气在烟气回热加热器内和水进行热交换，吸收烟气余热的水在水水换热器内与凝结水发生热交换，将热量再释放给凝结水，然后进入主凝结水系统。

烟气回热加热器采用表面换热的方式，即表面式气水换热器，烟气加热闭式循环水。加热器垂直放置，受热面考虑到防磨和防腐，换热组件和密封件容易拆卸，更换换热管时，不会影响其他换热管。换热管需要选用ND钢、它的使用寿命≥50000小时，还要具有容易清洗的表面。

烟气加热器换热管采用分段布置的方式，分成高、低温两段，在加热器的上侧是低温段，加热器的下侧是高温段，用联箱连接高、低温段换热器。烟气回热加热器布置于回转式空气预热器烟气侧出口，回转式空气预热器布置在炉后框架运转层，烟气回热加热器考虑布置在其下部。

一、结论

在火力发电厂中设置烟气余热利用系统，可大大的提高全厂的热效率，降低煤耗，从而增加发电量。回收的烟气热量越大、节煤量越大，发电量增加也就越多。但是，回收锅炉烟气余热时也是有一定限制的，排烟温度不能降的太低，因为当排烟温度已经低于烟气露点时，会造成换热设备产生低温酸腐蚀现象。

参考文献：

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