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試論火力發電廠低溫煙氣余熱利用
1 引言
針對當前的火力發電廠熱力系統進行分析,一般情況下,全廠的熱效率獲得主要是通過以下三種方法:一是,通過有效汽機入口蒸汽初參數有效提高,但是,由于提高的整體參數,則會影響到亞臨界、臨界機組的設備以及系統成本問題;二是,使得汽輪機的排汽參數有效降低,考慮到電廠的氣候條件以及地理位置的影響,僅能使在一定范圍內控制相應的循環冷卻水溫,針對下降的汽輪機排氣參數則是有一定限制;三是,針對鍋爐的排煙熱損失應該盡量減少。在鍋爐運行過程中,對于排煙熱損失來講則是重要的熱損失,相比于設計值的要求,發電廠的鍋爐排煙溫度都已經過其限度。所以,通過有效的低溫余熱回收裝置,排煙溫度的降低,有利于有效地使得排煙損失減少。利用低溫省煤器則能起到有效的鍋爐排煙余熱方法。部分汽輪機的回熱抽汽能夠通過低溫省煤器而得到節省,針對不變的汽量要求下,汽輪機所能夠節省的抽汽,則是可以從抽汽口返回,而繼續進行膨脹做功[1]。所以,在給定的進汽量的要求下,可以滿足機組進行多發電的要求,這里結合國內某660MW新建機組,針對低溫省煤器所涉及相關內容進行分析和探討,提出有效的解決方案。
2 低溫省煤器方案分析與思考
2.1 低溫省煤器簡介
針對電站排煙余熱進行分析,可以發現,其存在兩種有效的回收方式[2],一是,利用相應的能量轉換設備,有效進行其他能源的轉化;二是,利用有效的能量轉化,還是通過熱能方式進行有效回收,再次回到熱力系統中。針對余熱回收方式問題,應該從電廠的實際情況出發,考慮到相應的電廠、回收效率、回收熱量等方面的需求。針對當前市場上眾多的煙氣余熱回收裝置來說,針對把余熱回收至熱力系統過程中進行分析,低溫省煤器則具有較強的可靠性和安全性。相比于常規省煤器來說,低溫省煤器采用的進行的換熱介質也是凝結水。
2.2關鍵技術分析
2.2.1確定金屬安全壁溫
應該有效確定相關的低溫省煤器的金屬安全壁面溫度,這樣能有效低溫省煤器受熱面壁面出現一定的低溫酸性腐蝕問題,能夠有效讓機組進行可靠的運行。所以,可以看出,應該確定出10℃的溫度裕量,根據實際的煤質要求,項目的低溫省煤器的金屬安全壁溫則是100℃~102℃范圍。考慮到由于實際情況中可能存在過高的基硫份情況,這樣就應該去低溫省煤器的凝結水進行關閉,有效避免出現一定的腐蝕問題。所以,這里選擇低壓省煤器出口煙溫為102℃。
2.2.2確定煙氣酸露點溫度
根據實際所引用的低溫省煤器情況來看,對于換熱器的低溫受熱面壁溫來說,如果在排煙溫度過低的情況下,則會導致出現酸露點的問題,使得受熱面金屬嚴重腐蝕問題有可能出現,就會造成鍋爐安全運行存在一定的隱患。所以,在進行煙氣熱量回收的過程中,*位應該考慮到由于低溫省煤器而造成的低溫腐蝕的問題。在進行有效低溫腐蝕的判斷過程中,則應該充分考慮到如何有效地確定煙氣酸露點溫度。利用相關的計算公式,結合實際經驗,在本項目中,工程露點溫度在控制在90℃~92℃。
2.2.3 水側入口的水溫確定
為了能使得低溫省煤器的受熱面盡可能不受到低溫酸腐蝕影響,應該進水溫度不能過低,另外,如果進口水溫比較高,則會使得換熱器的換熱面積大大增加,這就不可避免出現了過高的設備造價問題,存在不合理的經濟性。所以,應該選擇合適的水側入口的溫度,對于低溫省煤器具有一定的節能意義。根據統計數據,采用40%~50% THA則會導致入口凝結水溫過低,容易造成一定的腐蝕問題,應該關閉相應的低溫省煤器凝結水,對于余熱利用來說,則就具有75%~100% THA負荷問題。
2.2.4 確定低溫腐蝕方案
針對低溫腐蝕的具體方案來說,主要包括以下兩個方面:一是,通過有效的耐腐蝕的低溫系統,有效控制低溫省煤器在壁溫小于102℃的環境下,但是,應該要要求高于水蒸氣的飽和溫度在25℃區間內,可以接受相應的大約在腐蝕速度0.2mm/a的金屬壁的腐蝕速度。所以,為了有效避免出現過快的腐蝕問題,應該控制凝結水溫度在65℃以上;二是,應該選擇有效的耐腐蝕材料,相應的耐低溫腐蝕的鋼材,根據相關的鋼材的低溫腐蝕速率進行分析,經過統計,18-8不銹鋼、ND鋼則具有比較好的抗低溫腐蝕能力,由于不銹鋼具有較高的價格,所以,這里采用ND鋼作為省煤器換熱元件。
2.2.5 確定安裝位置
*,在對于除塵器入口布置方面,國內的相關小容量機組中,經常出現相關的鍋爐排煙溫度過設計值的情況,所以,對于低溫省煤器的加裝過程中,應該保持其在電除塵器進口和空預器出口之間的煙道過程中。結合本工程的實際情況,出口煙溫則為102℃,相比于煙氣露點溫度,大約高10℃左右,所以,這對于相關的下游設備則是安全的。同時,在除塵器的進口進行相關的布置低溫省煤器,能夠煙氣體積在除塵器的下游能夠降低3%左右,這樣的情況下,則會造成相關的引風機、煙道的容量有所減少。另外,也會導致煙氣側阻力有所增加,并能增加相應的風機電耗。
第二,在進行相關的布置除塵器出口方案中,相比于其入口布置來說,能夠有效使得減少99.8%的粉塵,應該針對特定的煤種,有效使得飛灰濃度控制在60mg/Nm3中,能有利于避免出現相應的堵灰、積灰以及磨損問題;另外,在引風機入口之前的設置,能夠有效使得煙氣流量和溫度有所降低,使得引風機軸功率有效降低,提高設備的安全性。
3 結語
針對低溫省煤器的技術方面以及經濟性方面進行比較和分析,能夠有效實現除塵和節能的需求,并且給出本工程中的布置除塵器的方案,經過實踐檢驗,通過有效設置低溫省煤器,能夠取得有效的經濟效益。