余熱利用技術(shù)在火電廠電除塵器改造中的應(yīng)用

文 // 陳曉雷 福建龍凈環(huán)保股份有限公司

“十二五”期間，國(guó)家和地方政府相續(xù)出臺(tái)了更加嚴(yán)格的粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)（≤30mg/Nm3），新的排放標(biāo)準(zhǔn)成為電除塵技術(shù)發(fā)展的巨大動(dòng)力。電除塵行業(yè)為滿足新排放標(biāo)準(zhǔn)迅速推出了幾項(xiàng)可供大機(jī)組工程應(yīng)用的新技術(shù)，余熱利用技術(shù)就是其中一種。電除塵器是火電廠煙塵污染治理的主流設(shè)備，但它對(duì)燃用煤種的粉塵比電阻較敏感，在我國(guó)煤種多變的情況下，特別對(duì)于高比電阻粉塵工況時(shí)，電除塵易出現(xiàn)反電暈，使除塵效率下降，這是傳統(tǒng)電除塵器的一大弊病。近幾年，工程技術(shù)人員從整個(gè)鍋爐尾部工藝系統(tǒng)考慮把鍋爐排煙溫度進(jìn)一步降低（從120～170℃降到90～110℃），使得大多數(shù)煤種的粉塵比電阻都能降低到電除塵器的最佳工作范圍，從而從根本上解決了電除塵器在高比電阻粉塵工況時(shí)，易出現(xiàn)反電暈使除塵效率下降的問(wèn)題。

圖1是比較典型的煤種的粉塵比電阻與溫度曲線，當(dāng)溫度在150℃左右時(shí)粉塵的比電阻最大，隨著溫度的上升和下降，粉塵的比電阻均會(huì)降低。煙氣溫度調(diào)高會(huì)影響鍋爐的熱效率顯然是不現(xiàn)實(shí)的，溫度降低則有利于粉塵的比電阻降低，從調(diào)節(jié)電除塵入口煙氣溫度入手來(lái)降低粉塵比電阻。采取余熱利用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煙氣調(diào)溫，使之降低粉塵比電阻，適應(yīng)電除塵高效工作，實(shí)現(xiàn)粉塵減排，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)節(jié)煤、節(jié)電的多重效果。

圖1 典型煤種的粉塵比電阻和溫度的關(guān)系曲線

圖2 余熱利用并聯(lián)布置工藝圖

圖3 余熱利用串聯(lián)布置工藝圖

圖4 江西某電廠余熱利用工藝系統(tǒng)圖

1 余熱利用工藝

燃煤電廠常用的余熱利用工藝一般是利用余熱來(lái)加熱低加系統(tǒng)的冷凝水，從而達(dá)到煙氣降溫和冷凝水升溫的目的。加熱低加系統(tǒng)的余熱利用的工藝系統(tǒng)一般可分為兩種模式。其中圖2為并聯(lián)布置模式，采取單路取水單路回水工藝，配合增壓泵及管路閥門系統(tǒng)，通過(guò)PID自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)余熱利用系統(tǒng)的自動(dòng)控制。并聯(lián)布置的優(yōu)勢(shì)是，該模式可單獨(dú)解列，不影響發(fā)電系統(tǒng)正常運(yùn)行。

圖3為余熱利用串聯(lián)布置模式，在低加回路上適當(dāng)位置設(shè)置截止閥，并在截止閥的前后取水和回水，設(shè)置熱水再循環(huán)系統(tǒng)和旁路系統(tǒng)，通過(guò)PID自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。與并聯(lián)模式相比較，該模式降溫效果更加明顯。

2 余熱利用在某火電廠的應(yīng)用

2.1 余熱利用工藝說(shuō)明

江西某電廠采用余熱利用并聯(lián)布置工藝（圖4），從軸封加熱器出口取一路凝結(jié)水，通過(guò)增壓泵提高管路系統(tǒng)中的壓力，將凝結(jié)水送至電除塵器前端換熱器進(jìn)行氣-水換熱，換熱后的凝結(jié)水回到7號(hào)低加出口，由于軸封加熱器出口處水溫較低（45℃左右），通過(guò)設(shè)置再循環(huán)管道與增壓泵，將換熱后的高溫水引回進(jìn)水口，提高進(jìn)入換熱器的水溫，保證換熱器內(nèi)的管道水溫高于管壁腐蝕溫度；在電除塵器4個(gè)入口煙道各布置一個(gè)換熱器，用于系統(tǒng)中的氣-水換熱。

2.2 余熱利用控制系統(tǒng)

余熱利用的控制系統(tǒng)主要包括煙溫自適應(yīng)控制、水溫自適應(yīng)控制和吹灰控制。

煙溫自適應(yīng)控制：每個(gè)換熱器出口各設(shè)兩個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)，通過(guò)調(diào)節(jié)閥門的開(kāi)度或泵的轉(zhuǎn)速，控制凝結(jié)水進(jìn)入換熱器的水量與煙氣的熱交換，來(lái)實(shí)現(xiàn)煙溫的保持在恒定的范圍內(nèi)。煙溫自適應(yīng)控制邏輯圖見(jiàn)圖5。

水溫自適應(yīng)控制：換熱器入口水溫（三取二）為反饋參數(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)閥門開(kāi)度和泵的轉(zhuǎn)速，控制循環(huán)水進(jìn)入換熱器的水量，來(lái)實(shí)現(xiàn)換熱器入口的水溫保持在恒定的區(qū)間范圍，避免換熱器金屬管壁的低溫腐蝕。水溫自適應(yīng)控制邏輯圖見(jiàn)圖6。

吹灰控制：余熱利用系統(tǒng)采用聲波吹灰器，控制方式分為手動(dòng)噴吹和自動(dòng)順控噴吹，同時(shí)具備解列的操作功能。吹灰控制系統(tǒng)的作用在于清除換熱模塊的積灰，使換熱器保持良好的換熱性能。

2.3運(yùn)行狀況

從實(shí)際運(yùn)行來(lái)看，在鍋爐負(fù)荷變大的情況下，增大回水管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度和增壓泵的頻率，供水管道流量增大，余熱利用換熱器出口煙氣溫度和增壓泵出口管道水溫均降低；在鍋爐負(fù)荷變小的情況下，減小回水管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度和增壓泵的頻率，供水管道流量減小，余熱利用換熱器出口煙氣溫度和增壓泵出口管道水溫均上升。由此通過(guò)煙溫調(diào)節(jié)和水溫調(diào)節(jié)，使換熱器出口煙氣溫度和換熱器入口溫度保持在恒定的溫度范圍。

表1是在機(jī)組不同負(fù)荷下，余熱利用系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。

圖5 煙溫自適應(yīng)控制邏輯圖

圖6 水溫自適應(yīng)控制邏輯圖

表1

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)江西省電力科學(xué)研究院的測(cè)試，在余熱利用工藝投運(yùn)情況下，江西某電廠1號(hào)機(jī)組粉塵排放濃度為16mg/m3，除塵效率達(dá)到99.91%，機(jī)組熱耗平均降低54.69kJ/kWh，廠用電率降低0.15%，供電煤耗平均降低2.57g/kWh，綜合考慮環(huán)境等因素影響，年平均節(jié)煤2.18g/kWh，達(dá)到了良好的減排節(jié)能效果。余熱利用技術(shù)在電除塵器上的成功應(yīng)用，說(shuō)明該技術(shù)具有很好的降低排放、循環(huán)節(jié)能的效益，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。