熱力發電廠排煙余熱利用技術分析

包麗華

【摘 要】火力發電廠是以朗肯循環原理為基礎進行的熱功轉換最終獲得電能的。在能量轉換過程的同時，也存在著較大的熱量損失，而這些熱量損失中的絕大部分是隨鍋爐排煙散失到周圍環境當中?，F役運行機組鍋爐排煙溫度一般在130～150℃范圍內，隨著火力發電廠抗腐蝕材料的使用，排煙溫度進一步降低創造了新的契機。低溫省煤器技術是為了充分節約能源、保護環境，深度利用鍋爐排煙余熱的一項技術，針對當前電廠鍋爐的排煙溫度過高的問題，這項技術便成為近年來發電廠有效降低鍋爐排煙溫度的一項很實用的方法。

【關鍵詞】熱力發電廠；排煙余熱；低溫省煤器

0 前言

我國燃煤電廠提供的發電量大約是發電總量的 77%其是主導我國發電行業，依舊是最大的電能供應渠道。因此，合理地解決火力發電廠產生的污染就成為國家實施節能、減排的重點。鍋爐是火電廠的三大主機之一，正常運行中難免會有熱損失，最大的是排煙熱損失，它在各項熱損失中所占的比重最大，約為 60%～70%。目前，大型火電機組的鍋爐排煙溫度約是 120℃～140℃。排煙熱損失約是 5%～12%的燃料總熱量，當排煙溫度提升 10℃，熱損失會提高 0.6%～1%，這就直接增加了煤耗。

由上述可知，鍋爐的排煙溫度具有比較大的調整空間，但為了使受熱面不受到低溫腐蝕的危害，排煙溫度要大于煙氣露點溫度。一般情況下，鍋爐的排煙溫度與它的效率成反比，只要合理地降低鍋爐的排煙溫度，就可以降低煤耗，提高鍋爐的效率，實現節能的目的。時下針對資源短缺的現狀，發電廠通過回收余熱的方法，在合理的條件下盡量降低鍋爐的排煙熱損失，達到最大程度地能源使用，對于節能降耗具有非常重要的意義，這也將成為今后發電廠鍋爐節能的趨勢。

1 排煙余熱利用技術現狀分析

目前，關于低溫省煤器新的技術應用，如熱管式低溫省煤器等。它的工作原理是：蒸汽聯管內的工質吸收煙氣對流交換的熱量，管內的蒸汽受熱后上升到冷卻段，冷卻段外的冷卻水對流換熱吸收管內蒸汽熱量，冷卻后的水又重新流回蒸發管段，循環作用。熱管式低溫省煤器在運行過程中經常會出現堵灰及腐蝕現象，出現上述現象主要是由于其偏低的入口水溫造成的，但它本身對流換熱系數與換熱面積之間的調節特性可以排除上述的缺陷，為這項技術的推廣提供了可靠的保障。

低溫省煤器技術作為一項比較成熟、有效、實用的節能方法，應用于發電廠主要表現在以下兩個方面：一是，可以減少或者減緩煤炭資源的消耗，二是，可以較大程度上降低污染物的排放量，實現經濟發展的持續性。因此，低溫省煤器作為實現余熱回收的可靠技術，現在乃至將來必將在能源回收利用上起到非常重要的作用。

2 影響排煙溫度偏高的因素

（1）煤的成分：主要是指煤中所含有水分的多少及其發熱量的大小，二者的含量直接影響鍋爐內的煙氣量和煙氣特性。

（2）灰份：煤在鍋爐中燃燒時，導致受熱面的積灰和結渣是在所難免的，并且鍋爐受熱面的積灰、結渣與煤灰成份、運行條件等因素密切相關。當受熱面發生較重的積灰與結渣時，灰渣附在受熱面管壁上必然會產生更大的熱阻，不但較大地消弱了管子的吸熱能力與傳熱效率，而且會進一步影響到鍋爐爐膛及尾部受熱面整體的傳熱效率，最終導致鍋爐效率下降。

（3）揮發份：煤中揮發分的含量，直接影響到煤在鍋爐中的燃燒效果。當增加燃料的揮發份時，它的著火就會變早，當燃燒的火焰太靠近燃燒器口，非常容易引起燃燒器噴口的結焦，從而就會降低燃燒器噴口的一次風速與出力；反之，當減少煤粉的揮發份時，就會延遲煤粉的著火，加長煤粉的燃燒時間，上述兩種情況都會提高排煙溫度。

（4）鍋爐的漏風：通常是指爐膛、煙道、空氣預熱器及制粉系統等處的漏風?，F在燃煤鍋爐，通常設計成平衡通風，爐膛及尾部煙道在正常運行情況下都處于負壓環境，所以目前只能盡力解決空氣滲入的問題。

（5）積灰結渣：當受熱面管壁的溫度低于管外的灰熔點時，灰就會堆積在受熱面上，這就形成了積灰。結渣主要是因為煙氣夾帶的灰粒處于部分熔化甚至熔化的狀態，當這些灰粒碰到受熱管時，就會被冷凝進而出現結渣。鍋爐受熱面積灰、結渣會使它的導熱系數變小，也導致其與煙氣間的傳熱熱阻變大，爐內輻射受熱面吸熱能力削弱后，使煙氣放出的熱量變少，就會引起尾部受熱面溫度的上升。

（6）結垢：管內結垢，通常是由于蒸汽品質不合格所造成的。若鍋水中攜帶鹽類，當蒸汽把這些含鹽量較高的成分攜入過熱器管道內，水分蒸發后鹽類就沉積在管子的內壁上，形成鹽垢。受熱面內部結垢后，就會導致它的傳熱惡化，增加了向外界輻射的熱損失，從而會使排煙溫度升高。

（7）受熱面布置：受熱面的布置是否合理，必然會牽連到排煙溫度的大小。通常情況下，受熱面的布置方式與面積主要取決于設計煤種與參數。相對實際燃用的煤種，若輻射受熱面布置的數量減少，則它的換熱量自然就會降低；反之，若對流過熱器面積減少，則出口主蒸汽溫度就滿足不了設計值的要求。

（8）過量空氣系數：當提高流經空氣預熱器的空氣量時，自然就增加了它的傳熱量，降低了排煙溫度；反之，當流經水平及尾部受熱面的煙氣量增多時，它們的煙溫降就會降低，從而使排煙溫度上升。

3 降低排煙溫度的策略

（1）運行優化：為了保持運行鍋爐受熱面正常的換熱效果，爐膛內部及尾部煙道設置吹灰系統，來清除爐內受熱面結渣和尾部受熱面積灰是非常有必要的。通常情況下，鍋爐運行的經濟性與它的受熱面清潔度有很大的關系，對比受熱面在吹灰前后，排煙溫度可以降低 15℃左右，鍋爐效率可以提高1%～2%。運行中可以通過調整上下排燃燒器的投入頻率，合理地調整燃燒火焰中心高度等方法，來實現排煙溫度的降低。

（2）設計優化：減少爐膛漏風，保證很好的爐膛及尾部煙道處的密封性，改進門、孔結構，合理地調整爐膛渣斗與出渣口連接處的空隙；優化設計尾部受熱面結構，提升現存受熱面的換熱能力。現在廣泛使用的有螺紋管、螺旋翅片管等，它們都是通過受熱面面積的增加來實現傳熱的強化，尾部受熱面設計的優化，一般由優化省煤器及空氣預熱器的結構參數。為了提高它們設計的經濟性，可以減少傳熱設備的面積和金屬消耗，最大可能地增大金屬的傳熱溫差以及傳熱系數；或者通過采用低溫受熱面的雙級布置，合理分配高、低溫受熱面的傳熱面積比，以達到節能需要。

（3）加裝新的受熱面：前置式熱管空氣預熱器，即把新一層的空氣預熱器安裝到原有空氣預熱器的后面，溫度低的冷空氣被熱管加熱，然后進入原有的空氣預熱器，回收和使用了鍋爐的煙氣余熱，同時能夠緩解對原有空氣預熱器的腐蝕。熱管式空氣預熱器的優點包括：較強的傳熱能力，結構緊湊占用空間小，密封性較好漏風小，在同樣的條件下比管式空氣預熱器溫度提高10～15℃，所以，它具有較好的防腐性能，而且有些熱管盡管在受到腐蝕或者磨損而損壞的情況下，也不會對其他熱管的傳熱效果構成影響。部分電廠將熱管式空氣預熱器代替原來的管式低溫空氣預熱器，效果一樣很好。

4 結論

低溫省煤器有著一般省煤器的結構與換熱方式相同的地方，不同之處在于它的工質是凝結水，它的冷卻水壓力要比一般省煤器低得多，低溫省煤器的熱量來源于鍋爐排煙放出的熱量。低溫省煤器一般加裝在尾部煙道的低溫受熱區上，為了防止低溫腐蝕（下轉第248頁）（上接第246頁）和堵灰，就需要控制好它的進口工質溫度，使其大于煙氣露點溫度或者是避免最大腐蝕區的影響。

【參考文獻】

[1]白玉.降低電站鍋爐排煙溫度的途徑[J].華東電力，1996，25.

[2]閆順林，李永華，周蘭欣.電站鍋爐排煙溫度升高原因的歸類分析[J].中國電力，2000，45.

[3]林萬超.火電廠熱系統定量分析[M].西安：西安交通大學出版社，1985

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