火力發電廠煙氣余熱利用與應用探討

姚雪駿 李強

摘要：現當今，隨著我國經濟的飛速發展，城市化建設的不斷加快，人們的生活水平、生活質量的不斷提高，在很大程度上促進著能源的消耗。隨著能源的不斷消耗，節能降耗成為當前工作的重點。火力發電廠作為能源消耗的主要力量，如何通過合理的設計，科學合理的利用煙氣余熱，來提高機組的運行效率、減少煤耗、成為節能降耗的重要舉措。通過合理利用煙氣余熱，不僅能夠提高我國能源的利用率，而且還為我國的后續發展提供了強有力的保障。

關鍵詞：火力發電廠;煙氣余熱利用;應用

引言

鍋爐排煙溫度高而造成的排煙余熱問題，成為當前火力發電廠中需要解決的難題之一。鍋爐排煙造成的熱損失，也加劇了電廠的能源消耗。因此，實現電廠系統的優化設計，對煙氣余熱進行合理的回收利用，不僅能夠實現機組效率的提高，還能有效降低能源消耗，實現節能減排的目的。本文分析了煙氣余熱利用的主流應用技術，并從經濟、環保的角度，對其在火力發電廠的具體應用價值進行了研究和探討，以期對提升電廠煙氣余熱利用率有一定的積極意義。

1目前火力發電廠的余熱利用情況

我國想要全方位提升對余熱的有效利用，就需要對火力發電廠的發電環節進行足夠的了解，包括設備的使用情況和設備的各種功能都需要進行記錄，這樣才能對火力發電廠的設備進行適當的調整。首先是火力發電廠的排煙設備，我國一直一來采用的排煙設備就是隨處可見的煙囪，煙囪在排煙過程中起到的作用就是排走煙氣，改善鍋爐內的燃燒條件。關于排煙設備的選擇，我國可以多了解外國的技術，比如國外的火力發電廠并不使用煙囪進行排煙，而是讓煙氣接觸到自然風并冷卻后，再將處理后的煙氣排入大氣中，這樣是一種比較好的降低余熱的方式。所以我國在火力發電廠設備的改良方面可以適當研究國外的優秀技術，再通過利用一些基礎原理和調節地域的限制條件發掘出最適合火力發電廠的設備使用方式，但這些的基礎就是我國的研究團隊對火力發電廠的設備使用情況有很深入的認識，并且很精通發電廠的發電工作。

2利用余熱的方式

2.1定期除去設備上灰塵

每個設備都會因為受到老化而影響到設備的總體使用效率，而且火力發電廠又是與人們的生活息息相關的工廠，工廠中的設備就必須要進行定期的防老化處理。定期對工廠中的排煙設備進行吹灰處理，能減少空氣中灰塵的吸附量，從而提高設備的排煙效率。除去設備上灰塵的方式分為間接和直接，直接的方式是使用清潔器械刮除管壁上的灰塵沉積物，以保持管道內壁的潔凈;間接的方式是將管道拆除后，使用專門的清潔劑對管道內壁進行沖洗，最后再將管道重新安裝。相比之下直接的方式會比間接的方式節約更多工作的時間，但是起不到這好的保持效果，所以推薦工廠使用間接的除去設備上灰塵的方式。如果設備表面有積灰并且沒有進行及時的清理，就一定會對增大能源的損耗量，煙氣不能及時排出就會導致鍋爐內的溫度不能達到預期的好的效果。所以火力發電廠為了提高工廠的工作效率，對設備進行定期的檢查和適當的更換是非常有必要的，同時工廠應該組織專門的技術人員對工廠內部的設備使用情況進行分期的記錄，并指出工廠中具體需要進行處理的設備，這樣才能對改善工廠中的設備起到巨大的幫助。

2.2煙氣余熱回收裝置

從目前的發展情況來看，國內外已經出現了較多種類的煙氣余熱利用裝置，如熱管式、熱媒式、焊接板式、吹灰式、回轉式等等。在諸多的熱換器利用裝置中，應用最為普遍的應用就是熱媒式和熱管式。較之熱管式換熱器來說，熱媒式換熱器的使用更為廣泛，但同時其運轉設備相對較多，工藝復雜，且有較高的維護費用，在系統上也要求較高。相比之下，作為新型的傳熱元件，與熱媒相比，熱管的使用效率就更為經濟。其能夠通過管內工質循環，實現熱量的有效傳遞。并且其有著較高的傳導率，是金屬當量傳導率的幾倍。除此以外，與其他眾多類型的換熱器相比，熱管式換熱器還有著自身獨特的優勢，如在中低溫條件下對煙氣余熱回收利用方面性能較好等。因此，在節約成本、高效進行煙氣余熱回收方面，熱管式換熱器有著更為廣泛的應用前景。

2.3保持設備干燥的工作環境

保持設備干燥的工作環境最優先使用的材料是煙氣余熱干燥煤，工作原理就是利用一個能自動回轉的器械，對設備的內壁進行清理。清理的對象可以是設備表面積攢的灰塵，也可以是設備表面吸附的蒸汽，更好地讓設備保持干燥的工作環境。通過對設備內工作環境的溫度和濕度進行控制，就能夠尋找到最適合余熱降溫的條件，因為火力發電廠很多設備都需要承受較高的溫度，因此在很多設備材料的選擇上就很有學問，不僅要選擇耐高溫的材料，還要選擇使用年限較久的材料。煙氣余熱干燥煤肯定是與煙氣能夠產生直接接觸的，其最終目的是提高設備的干燥程度，為各種設備創造最適宜的工作環境，以此提高材料的利用效率。因為對設備進行干燥會存在一定的干燥周期，在此期間，設備不能進行使用，所以各個工廠應該調整好設備的干燥時間，才方便工廠對后序工作的安排。

3煙氣余熱回收利用的應用價值分析

3.1節能環保效果

從上圖可以看出，給水從換熱器的末端進入裝置系統，并逐步進入鍋爐的底部。首先，在換熱器中被加熱，爾后溫度逐漸升高，進入省煤器時溫度就能達到氣化，最后再進入鍋爐內部。研究表明，當煙氣溫度達到110℃時，應該保證SO2的濃度控制在1100mg/m3以下，才能避免硫含量超標造成的腐蝕。換言之，硫含量要控制在1%以下，若超過1%，就需要在鍋爐內部進行脫硫處理，才能有效降低鍋爐排煙中的SO2含量。因為換熱器工作時也可能會形成一定的煙氣滯留，如果煙氣在通道積攢，就很容易造成通道阻塞現象發生，因此在換熱器底部安裝落灰斗就很有必要。而安裝落灰斗，保證其在系統中良好密封性，就能實現除灰效能，保障通道的暢通。使用該煙氣余熱回收系統，可以實現高于80℃排煙溫度，并能去除70%煙塵的，有著較好的環境效益。然后再實現旋風除塵器在后方的應用，就能輕松達到環保煙塵的標準要求。

3.2經濟性分析

同樣以某1000MW機組為例，吸收塔的入口煙氣溫度為約120℃，經過噴淋、脫硫，最終降低到50℃排出，在這個過程中浪費了大量的水和熱量。而加裝了煙氣余熱回收裝置后，換熱器煙氣側入口溫度120℃，出口溫度90℃，水側入口溫度50℃，出口溫度100℃。一方面脫硫塔入口煙溫降低，在脫硫塔內由于噴淋造成的熱損失和水損失大幅度減少;另外一方面，煙氣的余熱通過換熱器被凝結水回收，提高了機組的熱效率。從圖1中還可以看出來，8號低加出口的凝結水只有部分進入7號低加，因此7號低加用于加熱凝結水的蒸汽量就減少了，即減少了從低壓缸的抽汽。所以采用了煙氣余熱換熱系統后，機組整體的耗汽量會得到減少。某1000MW機組在增加了煙氣余熱換熱系統后，實現年節水30萬噸，煤耗從273g/kWh降低到272g/kWh，此兩項一年可節省190萬元。而煙氣余熱系統的改造費用為750萬元，因此，4年后可收回成本并實現持續性的利潤。

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。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。

參考文獻

[1]李光，刁利，吳思竹.火力發電廠煙氣余熱利用技術方案與經濟分析[J].華東電力，2018（11）：2461～2465.

[2]孫海風，李國棟.煙氣余熱利用在火力發電廠的應用與分析[J].科技創新導報，2018（07）：97，99.

[3]胡松如，吳斌，韓峰，王友才.大型火力發電廠低溫余熱利用的研究與應用[J].電站系統工程，2019（01）：1～3，6.