烟气余热利用在火电机组中的应用

(整期优先)网络出版时间:2021-02-25
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烟气余热利用在火电机组中的应用

陈果 蒋茂兰

中国电建集体四川工程有限公司 四川省成都 610058

摘要:在火力发电厂,锅炉余热问题,即锅炉排烟温度高一直是一个问题。因为这种损失造成的能源消耗很大在电厂的设计中,优化系统设计、合理利用烟气和电厂热量、提高机组效率、节约用水和减少煤炭消耗是重要的节能措施。

关键词:烟气余热;应用;优化设计

火力发电厂是一个巨大的运行电厂,它将燃烧可燃物获得的能量转化为丰富的电能。从能源结构来说,当前我国火电占比重约60%,比重较大,值得多层次深入研究。燃料处理和发电处理是火力发电厂中最关键的过程,会影响火力发电厂的资源利用效率和能量转换效率。目前,我国火力发电厂仍然使用老式的锅炉发电设备,因为近年来,火力发电厂的锅炉设备没有得到改善。因此,在整个火力发电过程中,锅炉排烟是最严重的能量损失过程。此时,需要对国内锅炉等设备进行改进,通过创新锅炉排烟方式,降低排烟过程中的能耗,从而达到节能的效果。因此,需要深入了解火电厂的情况,探索改善设备的途径,合理高效地利用火电厂的余热。

一、目前火力发电厂的余热利用情况

为了提高使用余热的效率,必须了解发电厂的发电链,包括设备的使用和功能,并对发电厂的设备进行适当调整。首先是火力发电厂的烟具。我国使用的排烟设备到处都是烟囱,烟囱在排气过程中的作用是排出烟气,改善锅炉燃烧状态。关于排放设备的选择,我国可以了解更多的外国技术。例如,不要让烟囱中处理的排放气体和废气进入烟囱,而要让它们接触外界。这是减少残馀热量的更好方法。因此,在完善中国发电厂设备方面,可以借鉴国外优秀技术,运用一些基本原则,调整地区制约因素,探索我国发电厂设备使用的最合适模式。但这些基础是,研究小组对电厂设备的使用有着深刻的了解,并且在发电厂发电方面非常精通。

  1. 烟气余热利用的条件

许多发电厂使用燃煤材料。当锅炉开始运转时,其温度可能达到123℃。理论上,烟气温度越低,可用能量就越大。因此,许多火力发电厂非常重视烟气余热冷却,但烟气中含有二氧化碳等酸性物质,导致烟气高度腐蚀。因此,火力发电厂在选择设备材料时必须考虑耐腐蚀材料,从而延长设备的使用寿命。使用烟气余热的条件是为设备创造良好的防腐蚀条件。与此同时,锅炉的效率因负荷而异,废气的温度和浓度自然不同火力发电厂应根据每台设备的不同功能特点确定适合每台设备的工作负荷,以确保设备正常运行。

三、烟气余热利用系统

1.放置烟气热交换器。烟气余热可以根据换热器的位置分为两种情况。(1)换热器余热出口放置交换器。此配置可大幅降低锅炉排气温度,降低烟气体积流量,降低风扇电流,并提高除尘效率。随着温度的降低,飞灰比的强度提高,电除尘效率提高。然而,烟气温度的降低使防止电力除尘器腐蚀的工作更加困难,并增加了灰尘堵塞的风险,电力除尘器的低温保存技术仍有待开发。一旦除尘装置因灰尘或腐蚀而需检修,将影响整个机组的运行。(2)烟气换热器布置在风机出口和脱硫塔入口前。这样,凝结水不仅能吸收烟气的热量,还能减少进入脱硫塔的热量废气的温度不仅可以减少废气蒸发所使用的水量,还能保护塔的防腐内衬。与以前的方法不同,大部分烟气飞灰被除尘,换热器没有磨损和灰分堵塞问题。对于使用石灰石湿法烟气脱硫工艺,进入脱硫塔的烟气温度必须通过喷淋冷却或GGH降低约80℃。以100MW机组为例,将烟气余热利用系统置于风机后的脱硫塔前。从而有效降低脱硫塔入口烟气温度,降低喷水冷却水消耗。

2.余热系统的温度控制。换热器本质上是烟气、水换热器,利用热量来加热水,就像在锅炉设计中节约煤一样。烟气余热的换热器位于排气风扇出口前和脱硫塔入口前。图1所示。低加凝结水8号分两路:一种是路经过低加7号,另一种是路经热换热器。两路进入低加6号汇合。由于换热器位于硫塔前,烟气中的二氧化硫等腐蚀性气体可能会损坏换热器。因此,有必要控制换热器进口的温度,防止低温腐蚀。此外,为了提高系统的整体效率,换热器的输出温度必须与7号低加温度相匹配。为了实现这两个目标,可采取一系列温度控制措施。

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(1)冷凝水的回收利用。目前,电网调峰是国内发电机组承担任务,在非满负荷的情况下有大量的工作时间。负载较低时,烟气温度较低,容易冷凝到烟气交换器,导致低温腐蚀。为解决这一问题,在设施中增加了冷凝循环水系统

一部分水从烟气换热器出口流向加热器入口,并与低温冷凝水混合,使换热器入口水温(冷侧温度)高于最低冷凝温度,从而减少水流的影响在实际使用中,烟气热利用系统未投入使用,原因是烟气温度低于机组负荷的30%。当负荷在30%至75%之间时,将热量和烟气利用系统投入运行,启动冷凝循环水系统,并控制换热器的进水温度。当机组负荷超过75%时,凝结水系统未投入使用。(2)控制入口温度。如图1所示,烟气换热器有减温水。轴加出口直接导向换热器入口,并与出口8号低加相混合。该配置为提高换热器的效率。虽然换热器进口水的高温能降低低温腐蚀的危险,但高温能减小煤气水面的温差,热交换效果降低,热回收目标无法实现,因此,降低水温不能使换热器水温过高。(3)控制出口温度。从换热效率的角度来看,由于7号低压加余热换热器并联,当出水量温度相等时,系统的热效率最高。

  1. 经济分析。对于100MW机组,吸收塔入口处烟气温度约为120℃。喷淋脱硫后,最终还原为50℃,浪费了大量的水和热量。结果表明,烟道入口温度为120℃,出口温度为90℃,水道入口温度为50℃,出口温度为100℃。一方面,脱硫塔入口烟气温度降低,脱硫塔内喷洒造成的热量和水损失大大减少;另一方面,用热交换器代替烟气。换热器采用冷凝水回收来提高机组的热效率。如图1所示,用于加冷凝水的7号低加蒸汽量减少,即低压缸抽汽的减少。因此,采用烟气热交换系统可以减少机组的总汽量消耗。

温度控制与经济分析的主要结论如下。根据国家技术发展情况,必须在风机后、脱硫塔前设置烟气余热系统。该方法的主要目的是减少燃气中粉尘对换热器的磨损和堵塞。为了避免烟气低温腐蚀,必须控制换热器入口温度。冷凝水回收是一种有效的控制方法。通过安装低压出口调节阀和出口7号低加,提高了系统热效率,实现了低压换热器和燃气换热器出口温度平衡。燃气余热回收系统可以降低系统的蒸汽(水)消耗、降低煤耗。以该机组余热回收系统为例4年可回收改造成本。

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