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摘要:近年来,锅炉排烟余热的利用问题得到了业内的广泛关注,研究其相关课题有着重要意义。本文首先介绍了烟气的特性,分析了锅炉排烟预热未被利用的原因,在探讨锅炉排烟余热利用技术的同时,结合相关实践经验,就其工程应用实践展开了研究,阐述了个人对此的几点看法与认识,望有助于相关工作的实践。
关键词:锅炉;排烟余热;利用;可行性
1前言
作为一项实际要求较高的实践性工作,锅炉排烟余热利用的特殊性不言而喻。该项课题的研究,将会更好地提升对锅炉排烟余热利用可行性的分析与掌控力度,从而通过合理化的措施与途径,进一步优化该项工作的最终整体效果。
2烟气的特性分析
冷凝式换热器就是增设在天然气锅炉尾部的余热回收装置,当烟气在通道内通过传热面,温度降至露点温度以下,从而使排烟中的水蒸气凝结释放潜热传递给回收工质,可以将排烟中大量的能量加以回收利用,从而达到节能环保的效果。随着制造工业的不断发展,各种新型高效的冷凝换热装置层出不穷,不论从结构还是实际余热回收效果来看都有了非常大的改进。
天然气成分绝大部分为烃,燃气锅炉排烟中水蒸气的含量较高,分析表明,排烟中可利用的热能中,水蒸气的汽化潜热所占的份额相当大。每1m3天然气燃烧后可以产生1.55kg水蒸气,具有可观的汽化潜热,大约为3700kJ/Nm3,占天然气的低位发热量的10%以上。传统锅炉中,排烟温度一般在160~250℃,烟气中的水蒸气仍处于过热状态,不可能凝结成液态的水而放出汽化潜热。因此传统的天然气锅炉理论热效率一般只能达到95%左右,利用冷凝式换热器只要把烟气温度降到烟气露点温度以下,就可回收烟气中的显热和水蒸气的凝结潜热,按低位发热量为基准计算,天然气锅炉热效率可达到和超过110%。
3锅炉排烟预热未被利用的原因
3.1排烟温度低
在采用常规换热器的情况下,温压较小,但传热面较大,须在有限的空间内布局多而密的管,这就可能引起烟气流通补偿,引风机动力消耗大,经济投入多。近年来,热管式换热器开始得到普及,具有热流密度高、热阻小的优点,能满足较大的换热量需求,是有效的节能设备。
3.2燃煤中含有硫
燃煤中含硫时,燃烧会生成SO3,SO3可与烟气中的水蒸气相结合形成酸性物质并粘附在管壁上,对其造成强烈腐蚀,腐蚀最严重的区域一般有2个:1)壁温为水露点附近区域;2)壁温较酸露点低约15℃的区域。目前,对腐蚀的防治措施主要包括在换热器烟气侧执行外管外壁套金属管、降低过量空气系数等。
4锅炉排烟余热利用技术分析
4.1预热凝结水
该方式借助于排烟余热使凝结水升温,然后提高给水初温,最终使得热力循环得到改善。所采用的加热方式主要有2种:1)直接加热,利用回热加热器使凝结水与烟气进行热量交换,将部分烟气引至主凝结水加热器,对部分凝结水进行加热,并作为最后一级低压加热器的旁路;2)间接加热,这种加热方式是借助于烟气回热加热器以及水水换热器,让加热器里面的闭式水以及烟气进行充分的热量交换,接着,借助于水水换热器,让内闭式水以及凝结水进行充分的热量交换,最后传送给主凝结水系统热量。
4.2预热一、二次风
预热一、二次风的具体方法为:借助于除盐水来降低脱硫吸收塔入口处的烟气温度,直到温度降至85℃时,再通过从烟气中吸收的热量来加热一、二次风,从而使得进入空预器前的冷风温度升高。可利用烟气余热利用型暖风器代替传统的低压抽气蒸汽暖风器,减少辅助蒸汽的使用量,节省出的这部分辅助蒸汽可用于提高机组发电量。这种方式的整体设计难度较小,对空预器等器件的影响也较小,并且容易实施操作。
4.3利用烟气余热干燥褐煤
褐煤是发育不完全,介于泥炭与真正煤之间的煤炭。这种煤炭的热值比较低,水分的含量比较大。在部分欧洲国家,褐煤是火力发电厂的重要燃料,如在希腊,褐煤可占发电厂总燃料比重的50%甚至更高。利用烟气余热干燥褐煤,其原理在于利用倾斜、可回转的圆筒体,从上端加入湿物料,下端收集干物料。热烟气由一端进入,另一端排出,在干燥物料的同时降低了出口的烟气温度。
从国内外的褐煤干燥实践案例来看,采用以上处理工艺后,褐煤的水分能降低至15%,燃煤量可减少30%左右,锅炉效率提高1%~2%,送风机、引风机电耗降低约30%。
4.4区域制冷供热
有制冷需求或者供热需求的地方,可以把烟气余热当成制冷机的热源,进行相关的制冷工作。供热可以借助于防腐蚀材料的换热器,为水暖系统提供循环水,这样一来,可以避免常规热网加热器对加热蒸汽量的大量消耗,增加整体的发电量,提升整体的热能效率。电、热、冷3种产品的联合生产,这样的方式符合能源梯级合理利用原则,在国外应用也较为广泛。
5工程应用实践
5.1工程概况
某火电机组机组容量为1×900MW,以硬煤为燃料,省煤器出口烟气温度为387℃,流量为925.305kg/s,脱硫吸收塔入口烟气温度为85℃。
5.2烟气余热回收后换热器利用方案
该工程的烟气余热利用技术分2级。
第一级是在省煤器出口抽取部分烟气,然后对凝结水进行加热。这一工序完成后,烟气内热量能够回收至35MW,在保持空预器进口烟温、出口烟温与二级换热器出口空气温度的情况下,锅炉效率能够超过93%。
第二级通过除盐水将脱硫塔进口的温度降低至85℃,再利用除盐水处理一、二次风,使进入空气预热器的空气温度变高,防止出现低温腐蚀。同时,进风温度的提高和排烟温度的下降也会减少锅炉排烟的热损失,从而提高锅炉热效率。
通过以上处理步骤,最终使得机组的煤耗总量降低了3g/kWh,脱硫塔节水39t/h,实现了全厂净效率45.6%的指标。
6结束语
综上所述,加强对锅炉排烟余热利用可行性问题的研究分析,对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义,因此在今后的锅炉排烟余热利用过程中,应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度,并注重其具体实施措施与方法的科学性。
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