火力發電廠煙氣余熱利用與應用探討

李云軍

（煙臺新奧清潔能源有限公司，山東 煙臺264000）

1 火力發電廠煙氣余熱利用與應用背景

A火力發電廠現有3臺鍋爐，主要采用3臺兩運轉模式，遠期5臺三運轉，鍋爐所產生煙氣流量為506 300.5～530 047.3Nm3/h，煙氣溫度為高溫，壓力為2 000～3 000Pa，熱值約20.44MJ/Nm3。排煙熱損失是A火力發電廠鍋爐各項熱損失大項，占鍋爐總熱損失的80.0%以上。為降低機組熱量損失，實現能源的更高效利用，A火力發電廠擬加裝煙氣余熱利用系統，利用煙氣余熱進行凝結水加熱，實現節能減排目的。其中，2#機組低溫省煤器設計鍋爐排煙溫度降低至100.0℃，低溫省煤器進水溫度為70.0℃，凝結水取水方案從3#低壓加熱器入口取一路水源，從5#低壓加熱器入口取一路水源，2路混合后運輸至低溫省煤器入口，可最大限度地控制低溫省煤器煙道的換熱面積。

2 火力發電廠煙氣余熱利用與應用技術方案

2.1 技術方案概述

A火力發電廠煙氣余熱利用與應用技術方案主要是低溫省煤器技術方案。即通過煙氣余熱加熱低加回熱系統內部凝結水，促使A火力發電廠鍋爐排煙溫度降低至恰當數值。同時，經過回熱系統內凝結水回收熱量，可以排擠下一級低加汽輪機抽氣，促使抽氣回轉至汽輪機繼續做功，為汽輪機做功功率的提升提供依據。與此同時，針對采暖供熱機組，可以將回收熱量用于供熱時期熱網水加熱，具有更加顯著的能量節約效果[1]。

根據布置方案差異，A火力發電廠煙氣余熱利用技術應用效果也具有一定的差異。如在空預器、除塵器間進行低溫省煤器布置，可以在回收煙氣余熱的同時降低飛灰比電阻及粉塵污染物排放，最大限度地保證除塵器效率，且具有投資少、工程量小、結構簡單的優點。但是為了保證A火力發電廠中低溫省煤器及下游設備不受低溫度酸類物質腐蝕，需要進行換熱器運行溫度的精密控制，保證換熱器出口煙氣溫度在酸露點以上；若在引風機、脫硫塔間布置低溫省煤器裝置，雖然在一定程度上避免了引風機、除塵器設備低溫腐蝕，也可以將煙氣溫度降低至較低水平，實現火力發電廠煙氣余熱的最大程度回收利用，避免了脫硫系統減溫水的重復補水，節水效果較佳。但煙氣溫度直接降低至較低的數值，極易導致低溫省煤器、煙道低溫酸腐蝕問題的出現[2]。基于此，可以對低溫煙氣余熱利用與應用方案進行精密設置，整個方案包括第一級熱回收器和第二級再加熱器2部分。前者主要布置在空預器、電除塵器間煙道上；后者主要布置在脫硫塔、煙囪間煙道上。通過熱量較高煤水密閉式循環，第一級熱回收器可以將除塵器入口煙氣溫度從150.0℃降低至60.0℃，第二級再加熱器可以利用第一級熱回收器回收熱量將脫硫塔出口煙氣溫度升高至70.0℃。由于整個裝置換熱器材料均為氟塑料材料，可以從根本上解決換熱器低溫腐蝕、灰塵擠壓等問題，實現A火力發電廠煙氣余熱的最大化回收利用。

2.2 技術方案應用優化

雖然A火力發電廠中低溫省煤器裝置的應用可以有效降低工程造價，但是在3#、5#低壓加熱器入口引入一路水源極易導致3#、5#段抽氣的抽氣量被大量排擠，進而造成機組熱量損耗增加，對低溫省煤器能量節約效果具有較大的不利影響。因此，為了保證A火力發電廠中低溫省煤器入口的水溫度一定，最大限度地控制機組熱量損耗，應在A火力發電廠低溫省煤器裝置應用過程中，實施3#低加入口取水設計方案，保證5#段抽汽量一定。即在水室筒身內部采用油布將管板管口嚴密防護，在水室筒身上進行開孔，利用碳刨弧沿開孔位置線碳刨至距離筒身內壁約1.5mm位置。隨后采用砂輪將開孔隔開并在卸除開孔余料前固定。隨后依據圖紙要求，利用砂輪打磨缺口，并采用吸塵器充分清除灰塵及筒內雜物。同時，將補強板套入接管，固定補強板與接管，牢固焊接接管與水室筒身、接管與筒身內角。通過上述處理，可以有效避免機組熱量損耗，保證煙氣余熱利用裝置的有效應用。

3 火力發電廠煙氣余熱利用與應用效益

3.1 投資估算

一方面，建設投資估算，A項目建設估算總投資為184.77萬元，部分工程及費用如表1所示。另一方面，流動資金估算，A項目流動資金估算如表2所示。

表1 A火力發電廠煙氣余熱利用建設項目估算（局部）

表2 A項目流動資金估算（局部）

3.2 經濟效益分析

A火力發電廠煙氣余熱利用項目主要用資金均由企業自籌，預計購置材料、維修、折舊等成本費用約為20.25萬元，節省煤電費用47.60萬元，投資回收期內部收益率為13.22%，靜態投資回收期（含建設期）為7.85年。A火力發電廠在遠期計劃另外投資2臺鍋爐，最終實現5臺三運轉。即在一期投資鍋爐低溫省煤器的基礎上增加2臺低溫省煤器，預計投資363.59萬元，年均凈利潤72.73萬元，靜態回收期為3.98年。

4 結語

綜上所述，火力發電廠煙氣余熱利用項目符合國家“十三五”發展規劃及節能減排的要求，可以滿足火力發電廠持續、健康發展及環境保護要求，且具有顯著的社會效益和環境效益[3]。因此，火力發電廠應依托現有煙氣余熱利用條件及管道設施條件，在預定邊界條件及價格區間內，采用恰當的低溫省煤器技術路線方案，以便最大限度地利用煙氣余熱，節省前期投資，提高生產運行效益。