燕小芬

摘 要 本文主要對煙氣余熱和循環(huán)水余熱利用進行技術(shù)和經(jīng)濟論證。推薦設(shè)置兩級低溫省煤器，煙氣余熱加熱凝結(jié)水，回收了煙氣的余熱，節(jié)約了脫硫的耗水量，降低汽機熱耗，提高機組效率。因此，本文主要針對采用煙氣余熱利用作具體分析。

關(guān)鍵詞 火力發(fā)電廠;低溫省煤器;應(yīng)用

1低溫省煤器系統(tǒng)概述

低溫省煤器主要是加熱凝結(jié)水、采暖水，原煤干燥、直接或利用水媒介加熱預(yù)熱器進風(fēng)等。凝結(jié)水在低溫省煤器內(nèi)吸收排煙熱量，降低排煙溫度，自身被加熱、升高溫度后再返回汽輪機低壓加熱器系統(tǒng)，代替部分低壓加熱器的作用，是汽輪機熱力系統(tǒng)的一個組成部分。低溫省煤器將節(jié)省部分汽輪機的回?zé)岢槠?，在汽輪機進汽量不變的情況下，節(jié)省的抽汽在汽輪機繼續(xù)膨脹做功，因此，在發(fā)電量不變的情況下，可節(jié)約機組的能耗。

2余熱利用的主要方式

在當今全球范圍內(nèi)，能源的供需矛盾日益突出，環(huán)境污染已經(jīng)威脅人類的生存，倡導(dǎo)環(huán)境、能源、經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展成為當前迫在眉睫的戰(zhàn)略問題，世界各國都日益重視可再生能源和余熱的開發(fā)與利用。

火力發(fā)電廠大致有以下方法提高全廠的熱效率。首先，提高蒸汽參數(shù)，目前國內(nèi)外主機制造廠都在研究700℃超超臨界機組材料，尤其是材料的熱強性能、抗蒸汽氧化和抗煙氣腐蝕性能、冷熱加工性能等。其次，采用再熱系統(tǒng)和增加再熱級數(shù)都是提高循環(huán)熱效率的主要手段，對機組熱力系統(tǒng)的優(yōu)化和廠用電率的降低。再次，降低汽輪機的排汽參數(shù)。由于受電廠所處地理位置和氣候條件的限制，循環(huán)冷卻水溫是在一定的范圍內(nèi)變化的，因此汽輪機的排汽參數(shù)下降的幅度是有限的。最后，降低鍋爐煙氣的排放熱損失。排煙熱損失是鍋爐各項熱損失中最大的一項，電站鍋爐的排煙溫度通常為120～150℃，相應(yīng)的熱損失相當于燃料熱量的5%～12%。

3低溫省煤器設(shè)置方案

3.1 方案分析

煙氣系統(tǒng)加裝低溫省煤器吸收排煙余熱，可以提高機組的經(jīng)濟性，節(jié)約能源。常規(guī)的設(shè)置方案如下：

方案1：低溫省煤器布置在空預(yù)器出口與除塵器入口之間的煙道上。

方案2：低溫省煤器布置在除塵器出口與引風(fēng)機入口之間的煙道上。

方案3：低溫省煤器布置在引風(fēng)機出口與脫硫吸收塔入口之間的煙道上。

方案4：設(shè)置兩級低溫省煤器。

3.2 低溫省煤器設(shè)置方案的特征

方案1，雖然起到提高電除塵器的除塵效率，有效去除煙氣攜帶的SO3粉塵，使下游煙氣露點大幅度下降的作用。但煙溫只能降到90～110℃，不能達到脫硫吸收塔深度節(jié)水的作用。

方案2，既不能提高電除塵器除塵效率，又沒有在除塵器內(nèi)大量去除煙氣攜帶的SO3粉塵，降低煙溫后可能導(dǎo)致引風(fēng)機的低溫腐蝕，方案最不可取。

方案3，雖然起到了脫硫吸收塔深度節(jié)水的作用，但沒有起到減少除塵器的除塵面積、減少除塵器的占地面積和用材、提高電除塵器的除塵效率，以及降低下游煙氣露點的作用。

方案4，可起到減少除塵器的除塵面積、減少除塵器的占地面積和用材、提高電除塵器的除塵效率，以及有效去除煙氣攜帶的SO3粉塵，使下游煙氣露點大幅度下降，同時引風(fēng)機的軸功率減少、廠用電減少的作用。

在考慮到本工程煤質(zhì)含硫量不高的前提下，我們推薦采用方案4（設(shè)置兩級低溫省煤器）的設(shè)置。

3.3 煙氣溫降以及低溫省煤器材料的選取

（1）第一級低溫省煤器（布置在空預(yù)器出口與除塵器入口之間）煙氣溫降及材料的選取考慮到煙溫在90～110℃時煙氣攜帶的SO3粉塵可被電除塵器有效去除（去除率達95%），使下游煙氣露點大幅度下降等因素，建議第一級低溫省煤器將空預(yù)器出口的煙溫由126℃降到100℃。

對于金屬材料，一般只要保證低溫換熱面金屬壁溫高出煙氣酸露點溫度10℃左右就能避免產(chǎn)生低溫腐蝕。據(jù)《火電廠煙氣深度冷卻器設(shè)計技術(shù)方案技術(shù)總結(jié)報告》介紹：最大露點腐蝕率并不是發(fā)生在露點溫度，而是發(fā)生在露點溫度以下10℃～30℃和水露點溫度以下。為充分利用煙氣余熱，考慮按酸露點溫度較低的設(shè)計煤種選取煙氣溫降。設(shè)計煤種煙氣的酸露點溫度為93.33℃，最大露點腐蝕率溫度在63～83℃。因此ND鋼第一級低溫省煤器出口溫度可取100℃。

（2）第二級低溫省煤器（布置在引風(fēng)機出口與脫硫吸收塔入口之間）煙氣溫降及材料的選取第一級低溫省煤器將空預(yù)器出口的煙溫由126℃降到100℃后，煙氣經(jīng)過電除塵的漏風(fēng)溫降和引風(fēng)機的溫升后，引風(fēng)機出口的煙溫可取107℃。如果不考慮電除塵器對煙氣攜帶的SO3粉塵的有效去除，脫硫島吸收塔（FGD）入口的煙氣露點溫度為：設(shè)計煤種為87.48℃，校核煤種為97.15℃。85℃的煙溫不在設(shè)計煤種的最大腐蝕率區(qū)，但處于校核煤種的最大腐蝕率區(qū)，低溫省煤器材料可選用氟塑料或者ND鋼。

3.4 低溫省煤器進口水溫的選取

低溫省煤器進口水溫的確定應(yīng)綜合考慮傳熱經(jīng)濟性及腐蝕對設(shè)備壽命的影響，如選取較低的進口水溫，雖然能增大傳熱溫差，提高換熱效率，但將加劇管壁的腐蝕，如選取較高的進口水溫，則將因換熱溫差小而降低其換熱效率。

對于ND鋼管低溫省煤器，煙氣與凝結(jié)水換熱時，管壁溫度主要決定于凝結(jié)水的水溫。因此，低溫省煤器進口凝結(jié)水水溫不能太低，應(yīng)控制在水露點以上20℃，也就是低溫省煤器進口凝結(jié)水水溫不能低于63℃。

低溫省煤器進水和煙氣的溫度端差不能太小，太小會導(dǎo)致低溫省煤器的換熱面積很大，初投資過大。至少應(yīng)保證10℃以上的端差，同時又必須保證水溫不低于63℃。所以可以采用兩點取水進行調(diào)溫的措施。

低溫省煤器的冷卻水取自主機凝結(jié)水系統(tǒng)，取出點兩個，將8號低加出口的凝結(jié)水與9號低加出口的凝結(jié)水進行混溫調(diào)節(jié)至64℃進入兩級低溫省煤器加熱到102℃后回到主機凝結(jié)水7號低加出口，排擠了主汽輪機7、8、9段抽汽，減少機組熱耗約60kJ/kWh，相應(yīng)節(jié)約機組發(fā)電標煤耗2.19 g/kW.h。

4結(jié)束語

本工程考慮到煤質(zhì)含硫量不高，推薦采用加裝兩級ND鋼管低溫省煤器方案，第一級布置在空預(yù)器出口至除塵器入口之間的煙道上，第二級布置在引風(fēng)機出口至脫硫島入口之間的煙道上。低溫省煤器的冷卻水取自主機凝結(jié)水系統(tǒng)，取出點兩個，將8號低加出口的凝結(jié)水與9號低加出口的凝結(jié)水進行混溫調(diào)節(jié)至64℃進入兩級低溫省煤器加熱到102℃后回到主機凝結(jié)水7號低加出口，減少機組熱耗約60kJ/kWh，相應(yīng)節(jié)約機組發(fā)電標煤耗2.19 g/kW.h。同時節(jié)約脫硫島用水量為45 t/h。