电站锅炉余热深度利用及尾部受热面综合优化李慧东

电站锅炉余热深度利用及尾部受热面综合优化李慧东

李慧东

广东省粤泷发电有限责任公司广东云浮527300

摘要：电站锅炉，通常对其排烟温度进行设计时，主要在120摄氏度至140摄氏度之间，并且电站锅炉的损失热量是电站中全部热量的百分之三至百分之八内，所以，对锅炉的尾部烟气越热进行利用以及回收，不仅能够使电站的热量消耗得到降低，同时也能提高锅炉的整体效率，进而为电站带来经济效益的最大化。文章针对电站锅炉余热的利用与尾部受热面的优化进行了分析，以期为今后的研究提供有效的借鉴与参考。

关键词：电站锅炉余热；深度利用；尾部受热面；综合优化

近年来，我国关于节能减排的政策越来越严格，且能源的价格又处于不断攀升的状态，使电站锅炉的尾部烟气预热的利用逐渐受到关注以及重视。当前，低温省煤气可以说是对电站锅炉尾部烟气余热的回收与利用最为广泛，通过将烟气的余热来度汽轮机凝结水进行加热，进而能够使得供电煤的消耗得到降低，同时还节约了部分的汽轮机抽汽。总之，在现阶段中对电站锅炉中低温烟气余热的利用的研究分析，更多的是倾向于烟气余热换热装置的优化方面，通过进行相关的研究，能够对烟气余热的利用进行有效限制。文章针对电站锅炉预热的利用与尾部受面热的优化进行了具体的分析，为电站的经济效益带来有效发展。

一、热力学分析方法

通常而言，在对电站锅炉的尾部余热利用进行热力学分析时，一般都是运用等效焓降法来展开相应的分析。而等效焓降法主要是根据热力学热功转换的原理而形成的，充分对热力的系统结构、质量以及参数等展开一定的考量，然后将所进行的考量用作对热功转换和能量之间的利用程度进行研究。按照已经确定了的回热系统参数以及蒸汽参数作出假设，通过假设确定燃料的供应量以及机组新蒸汽流量以定值的方式表示，而热力系统所产生的小微变化在通常情况下，是不会给各级抽汽量造成影响的，但对于某几级就会造成一定的影响，并且在系统中因少抽蒸汽而使发电功率产生提高时，都会造成汽轮机效率出现增加的情况。另外，在系统中加入热量后，在一般情况下只会给部分系统造成影响。由此能够说明，等效焓降法具有简单且计算精准等优势。

二、常规余热利用系统分析

（一）机组简介

本次研究的对象为某典型中135MW超超临界燃煤机组，以期通过这一研究能够使电站锅炉余热的利用以及尾部烟气得到有效的优化。在该机组中通常都会用到超超临界中的凝汽式汽轮机以及压力直流锅炉。一般在锅炉中所运用到的基碳为56.26％，氧为12.11％，硫为0.17％，氢为3.79％，水分为9.57％，氮为0.82％，这时，根据地位发热量进行计算能够得知，锅炉中的实际燃煤量可达到409.9t/h，而锅炉的热效率则可达到94.08％，排烟的温度可达到130摄氏度。通过下述表1与图1能够清楚汽机中热力特性的数据以及汽水流程图。

通过表2能够看出，在对烟气余热进行回收时，不管选择的是并联还是串联，所产生的收益都是相同的，换热温差出现较大的变化，能够减少换热的面积。

三、锅炉尾部受热面余热利用综合优化

（一）常规电站锅炉余热利用系统中存在的问题

首先，一般来说余热利用系统中烟气的主要来源是通过空气的预热器出口而形成的，因为烟气具有温度低且品位差的特征，给温度差的换热造成严重的制约，给节能效果造成影响。其次，由于电站锅炉的空气入口中，因受到空气以及烟气的影响，温差将形成100摄氏度左右，进而给空气余热器的传热受到较大的损失，烟气空气换热系统不到有效的完善。这就说明，为了使锅炉尾部的烟气余热得到有效利用与以及换热性能得到提高，可适当的对烟气与温差之间进行降低，并对么煤器的烟气温度进行增加，使烟气不仅能够对凝结水进行加热，同时还能不违反工程的温差以及传热学的规律，为汽轮机抽汽带来有效的节约。

（二）新型电站锅炉余热利用综合优化系统及性能分析

通过对上述进行综合分析，在常规的余热利用系统中，需要对凝结水进行加热，而新型的余热利用优化系统则是需要在低温的空气预热器中度空气进行相应的加热。在对电站中的回热系统热力参数进行分析发现，新型的优化系统所选择的低温省煤器主要是在5#至6#之间开展回热以及加热的布置。

根据表3能够得知，电站在运用常规余热利用系统的过程中，机组都会提高至6.3MW，而运用新型的余热利用优化系统的话，机组则提高至13.9MW，产生这一现象的原因在于常规系统在进行节省时，是根据7#回热加热器进行抽汽，新型优化系统是根据5#回热加热器进行抽汽，5#回热加热器与7#回热加热器相比，前者的温度以及抽汽压力相对较高。在案例中，电站在运用常会的余热利用系统过程中，会使供电煤耗出现降低的现象，通常降低至1.6g/（kW.h）左右，而运用新型的余热利用优化系统的话，能够使供电煤耗降低至3.6g/（kW.h）左右，高出于常规系统的2.25倍之多。这就说明，相对于常规系统而言，新型优化系统的节能效果更为明显，所产生的经济效益特更为显著。

（三）新型余热利用优化系统节能潜力分析与讨论

通过上述分析表明，新型优化系统能够有效改善余热利用系统的换热特性，充分节省了抽汽的参数，进而使得节能的效果得到提高。另外，还能使低温省煤器得到合理的换热温差，同时高温、腐蚀等问题也接踵得到解决。我国北方存在大部分地区在冬季期间空气温度一般为20摄氏度左右，让若空气直接进入到空气的余热系统的话，一方面，会造成预热器出现腐蚀的问题，严重时真实直接给机组的安全运行造成威胁，导致机组产生负荷能力；另一方面，因受到换热条件的限制，会导致空气出现温度偏低的现象，进而给锅炉的安全运行造成影响。为了能够解决以上一系列的问题，我国北方电站锅炉应增设暖风机，以保证冬季的温度能够处于合理的水平范围内，进而节能的效果也基本得到了稳定。

四、结语

综上所述，通过对锅炉尾部烟气余热进行有效的回收与利用，能够为电站的全部热量消耗量带来降低，同时这也是烟气余热的主要利用方式。另外，在新型电站锅炉余热利用的提出后，使其的都有效的综合优化，进而烟气空气的换热温差在极大程度上得到降低，避免了空气预热器出现损失现象；同时，就算延期以及温差之间的传热系数产生较大的影响，但也不会对烟气余热的利用造成影响。在进行系统在那个的优化后，电站锅炉的低温省煤器处于130摄氏度至174摄氏度之间，尽管会使换热器壁温产生较高的情况，但是低温腐蚀的问题也能够得到解决。

参考文献：

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