我國范圍內電站鍋爐排煙溫度超出設計值的較多,且降低排煙溫度受限于低溫腐蝕、空間布置、受熱面堵灰各方面因素。電力系統的生產離不開電站鍋爐,鍋爐設計的重要指標包括電站鍋爐的排煙溫度,其影響著鍋爐生產成本、,以及熱效率、鍋爐尾部受熱面的煙氣低溫腐蝕、煙道阻力、煙氣結露引起的尾部受熱面堵灰等等。上海蘄黃分析在節能減排政策日益嚴格的今天,電站鍋爐排煙余熱回收利用顯得尤為重要。
各種煙氣余熱回收系統的特征
煙氣余熱回收技術在電站鍋爐逐漸得到推廣使用,并已成為提高機組效率、降低能耗、減少污染物排放的手段之一。煙氣余熱回收系統就是在鍋爐尾部再設置一級或多級換熱器,利用排煙中的熱量加熱給水或取代其它加熱器等,以充分回收鍋爐排煙中的熱量,進一步提高效率,降低能耗。經過幾年的發展,煙氣余熱回收系統已發展出多種方式。排煙的熱量損失嚴重影響著鍋爐的效率,同時也影響了機組效率,據測算,鍋爐排煙溫度每升高或降低1℃,鍋爐效率將降低或提高約0.05%。普通煙煤鍋爐的排煙溫度約為120~130℃,褐煤鍋爐的排煙溫度約為140~150℃。若將最終排煙溫度降低至100℃,則可提高鍋爐效率約12.5%,機組效率也將顯著提高。
把余熱回收的換熱器裝在空氣預熱器的入口處,用于加熱除氧器后的高壓給水,減少汽輪機抽汽,降低汽輪機熱耗;用脫硝預熱器冷段搪瓷傳熱元件較強的抗腐蝕性能。也降低了預熱器出口的熱風溫度,對制粉系統的運行及鍋爐的燃燒組織有一定影響,因為系統降低了預熱器入口煙氣溫度。一般常用在燃料著火穩燃特性好,對熱風溫度要求不高的地方。如用于采用風扇磨制粉系統的高水分褐煤鍋爐,由于煤的著火特性好,制粉系統采用熱風+熱爐煙(冷爐煙)做干燥劑,對預熱器出口熱風的溫度要求不高。采用該系統后可有效降低預熱器入口煙氣溫度,從而降低預熱器出口煙氣溫度,達到回收煙氣熱量,降低排煙損失的目的。
采用煙氣旁路方式
煙氣旁路方式是設置一個與預熱器平行的旁路煙道,在預熱器入口將煙氣一分為二,其中70~80%的煙氣通過預熱器,另外20~30%旁路,與布置在旁路煙道中的余熱利用換熱器進行換熱,在預熱器出口與主路煙氣混合。空氣量為100%,通過預熱器的煙氣量只有70~80%,空氣對煙氣的冷卻能力增強,在保證預熱器出口空氣溫度不變的條件下可將預熱器出口煙氣溫度降低到較低的水平。而旁路煙氣的溫度高,溫差大,被加熱介質選擇更加靈活。
在預熱器下游裝設換熱器的方式
這種方式一般是運用假裝換熱器的方式,利用水或者空氣吸收煙氣熱量,回收利用。由于此處煙氣溫度已經較低,為了保持一定的換熱溫差,被加熱的工質通常為除氧器前的低溫給水、冷風或其它工業用水等。有些電廠利用該系統將排煙溫度降低到100℃以下,直接進入到脫硫塔。該系統的主要特點是換熱器裝設在空氣預熱器的下游,對空氣預熱器的換熱條件沒有影響,預熱器出口熱風溫度可保持不變。但由于煙氣溫度低,換熱器傳熱溫差小,換熱效率低,需要較大的換熱面積,通常采用鰭片管換熱器。另外,由于煙氣和工質溫度均較低,換熱器管壁溫度較低,必須采用較好的防腐措施。
實施鍋爐排煙余熱回收利用改造后對其他系統有影響,由于鍋爐排煙余熱利用大多為改造項目,所以或多或少對機組其他項目產生一些影響,下面就這些影響進行分析。
對汽輪機排汽壓力的影響
由于凝汽器內的飽和溫度決定了汽輪機排氣壓力的大小和凝汽器的真空度,所以通過增加機組循環水量,使得凝汽器的飽和溫度不變,凝汽器內的真空度以及汽輪機排氣壓力將保持額定值,則汽輪機功率將不發生變化,但循環水量的增加導致循環水泵能耗增加,電耗上升。
對引風機或增壓風機的影響
對于引風機或增壓風機電耗會產生影響,由于煙氣系統內增加了煙氣換熱器阻力元件。風機電流的影響可按下式進行計算。
其中Q風機出口體積流量m3/s,△P風機管路壓力變化,η風機效率0.8,μ功率因數0.75,若煙氣換熱器布置在除塵器和引風機之間,煙氣阻力增加使得引風機電流增大,但引風機出口煙氣體積流量因煙溫的變化而變小,使引風機電流變小,在考慮煙氣換熱器效能時要綜合這兩方面考慮,該方法對于增壓風機同樣適用。
對凝結水泵的影響
運用加熱低壓給水技術對鍋爐排煙余熱回收利用改造后,機組回熱系統將增加凝結水流量從而增加凝結水泵能耗,降低汽機抽汽量。
鍋爐排煙余熱回收利用效能分析
鍋爐排煙余熱回收利用效能分析主要應考慮系統利用的熱量、汽機真空的變化、由煙氣換熱器阻力帶來的各風機能耗增加、脫硫工藝水耗量變化等。
對濕法脫硫工藝水耗量的影響
運用鍋爐排煙余熱回收利用技術后大幅降低了進入濕法脫硫吸收塔內煙氣溫度,這樣使得脫硫系統內水分的蒸發減小了許多,相應的減少了濕法脫硫系統工藝水耗量,根據測算,一般進行鍋爐排煙余熱回收利用技術后可降低脫硫工藝水耗量約40t/h。
對送風機影響
運用鍋爐排煙余熱加熱空氣技術方案增加了送風側阻力,計算排煙余熱回收效能時應扣除這部分阻力的影響。
在電廠鍋爐各項熱損失中,排煙損失占鍋爐總熱損失的比例最大。在高參數電廠鍋爐中表現更為明顯,排煙損失占鍋爐總熱損失的40%~50%,甚至更高。因此,降低排煙溫度,提高鍋爐熱效率,對電廠的節能減排有重要意義 。