浅析电厂深度余热利用

范志鹏侯振

摘要：随着社会的不断进步，人们对于可持续发展的重视程度越来越高，电厂也不例外，为了保证电厂的可持续发展，对电厂深度余热进行利用是极为重要的途径。只有最大程度的进行电厂深度余热利用，才能够最大程度的避免电厂能源浪费的现象，低温省煤器的利用对于电厂经济效益的提升和环保性能的提升都有着极为重要的意义。

关键词：低温省煤器；深度余热；余热利用

一、前言

目前我国绝大部分电厂都是通过燃煤来实现发电的，这种发电方式对于我国环境的危害程度是非常巨大的，因此相关企业必须加强对其改善措施。为了使得电厂能够最大程度的实现可持续发展，相关电厂的技术人员必须对深度余热利用进行研究开发，最大程度的减少能源浪费现象的产生，这对于电厂核心竞争力的提升有着极为重要的意义。只有实现对深度余热进行利用，电厂才能够获得生存和发展。

二、对电厂深度余热利用的相关探讨

当前的电厂系统中，通常会根据系统需要抽取大量的蒸汽，来自汽机中的蒸汽能够用来加热凝结水，提高凝结水温度，蒸汽通过冷却凝结成相应的热水，进而失去做功能力。低温省煤器充分回收利用烟气余热，能够进一步提升锅炉余热的利用情况，利用余热进行加热凝结水，可以减少对蒸汽的抽取，使蒸汽继续在后续汽轮机中做功，整体上提升了电站锅炉的出功效果，最终提高了系统的工作效率。但是利用余热进行做功的系统并不够完善，存在一些问题和限制，具体表现在以下几个方面：第一，通常来说低温省煤器的烟气入口温度是不变的，烟气出口温度受到材料的限制，材料必须具有耐腐蚀性特点；第二，余热的利用受到很多因素的影响，例如锅炉烟气成分以及烟气温度，同时还受到汽轮机等因素的影响，也就是说余热受到最高抽气能级的影响；第三，余热容易受到传热面积以及空间的限制，需要在实际工程中，保持温差在20℃以上。因此，基于以上考虑，可以利用热力参数，进行烟气余热加热凝结水的典型方案设计。在并联形式方案中，低温省煤器与回热加热器在热力系统中进行并联，同时确保凝结水流出回热加热器时，温度保持不变状态，尽可能节省抽气；在串联方案中，凝结水在回热加热器出口处，在流经低温省煤器吸收热量之后，然后返回热力系统，最后在更加高级的回热加热器的入口处，同主凝结水进行汇合，此时的烟气余热放热节省较高一级的抽汽。通过大量的实验数据分析，可以明确了解到，串联和并联两种联接方式，在进行相同烟气余热的回收情况下，节省同一级抽汽所获得的做功收益一致；如果想要获取更多的效益，必须更加高级的回热系统抽汽进行节省工作，串联系统条件下的低温省煤器，由于换热温度相对比较大，因此更加有利于换热面积的减少。

三、提升电厂深度余热利用水平的措施

1、加强高校系统的构建

在传统的以热力学第一定律为基础能量平衡分析中，锅炉和汽轮机回热系统均作为单能级系统，然而，锅炉中烟气是分布式热源，炉膛中烟气热能与尾部烟气的热能在品质上是有差别的，空气预热器、低压加热器与高压加热器、高压省煤器存在较大的能级差别，锅炉加热给水和高压加热器的热能属于高品质热能，锅炉空气预热器和低压加热器的热能属于低品质热能，锅炉尾部对流受热面的传热的不可逆性小于汽轮机高压抽汽加热给水的不可逆性，增加高效循环系统后，实现了增加锅炉尾部烟气加热给水减少回热系统加热给水的份额，相当于低温烟气生产出了高温蒸汽，减少了高压抽汽的做功损失，提高了机组的热循环效率，这是高效循环系统提高机组绝对效率的根本原因。高效循环系统与锅炉受热面吹灰系统组成锅炉冷端管理系统，可以实现锅炉排烟温度的自动控制和锅炉排烟的深度冷却，使机组供电煤耗下降５～６ｇ／（ｋＷ•ｈ），节煤效益显著，与常规发电系统相比，此系统的主要特征如下：（１）锅炉烟气能级的梯级利用和深度冷却，减少锅炉排烟损失；（２）锅炉排烟温度的自动控制，防止锅炉低温烟气低温腐蚀，提高锅炉适应煤种及气候变化的能力，提高安全经济及自动化水平；（３）利用汽轮机回热系统过热蒸汽过热度，提高回热效率；（４）提高了机组调峰能力，额定工况下可获得２％的无煤附加发电功率。

2、加强对低温省煤器的利用

对于火力发电厂的热力系统而言，可以采用以下三种方法提高全厂的热效率。①提高蒸汽参数。②降低汽轮机的排汽参数。③减少锅炉烟气的排放热损失。低温省煤器的热力连接方式：低温省煤器在热力系统中的连接方式，直接影响到它的经济效果和分析计算的方法以及运行的安全、可靠性。低温省煤器联入热力系统的方案很多，就其本质而言，只有两种连接系统：①低温省煤器串联于热力系统中，简称串联系统；②低温省煤器并联于热力系统中，简称并联系统。低温省煤器的串联系统。从低压加热器NOj-1出口引出全部凝结水DH（kg/h），送入低温省煤器，在低温省煤器中加热升温后，全部返回低压加热器NOj的入口。从凝结水流的系统看，低温省煤器串联于低压加热器之间，成为热力系统的一个组成部分。串联系统的优点是流经低温省煤器的水量最大，在低温省煤器的受热面一定时，锅炉排烟的冷却程度和低温省煤器的热负荷Qd（kJ/s）较大，排烟余热利用的程度较高，经济效果较好。其缺点是凝结水流的阻力增加，所需凝结水泵的压头增加。

低温省煤器回收了部分烟气热量，节约了燃煤，其经济效益是非常明显的。从某电厂运行数据可看到，烟气换热器回收的热量为约22.64MJ/s，根据汽机厂的热平衡图，在THA工况下，汽轮机热耗从7343kJ/kWh下降到7307kJ/kWh，机组的绝对效率提高0.24%，全厂发电效率提高0.22％，由此降低发电标准煤耗1.2g/kWh，以750元/t的标煤价计算，如年等效运行小时为5500h，则每台机组全年的燃料成本可下降约750.75万元。低温省煤器布置在吸收塔进口，烟气系统的阻力增加约600Pa，由此增加的电耗800kW/机组。将低温省煤器布置在脱硫吸收塔的上游，降低了进入脱硫吸收塔的烟气温度。可节约用水约70t/h。如果脱硫系统采用的工业水，按每吨工业水0.5元计，如年等效运行小时为5500h，一年节水的费用是19.25万元。

3、加强对锅炉排烟系统的余热利用的重视

火电厂锅炉各项热损失中，排烟热损失最大，一般占到了热量的5%～12%，甚至占到锅炉总热损失的80%或者更高。一般情况下，排烟温度每升高10℃，排烟热损失就会相应增加0.6%～1.0%，发电煤耗增加2g/（kW•h）左右。我国现役火电机组中，锅炉排烟温度一般在125～150℃（燃烧褐煤的锅炉在170℃左右）。排烟温度偏高是一个普遍存在的现象，也由此造成巨大的热量损失。回收这部分余热主要依靠在排烟系统中安装低温省煤器，通过水及空气等导热介质将热能传导至锅炉的给水系统和进气系统用于加热助燃空气、凝结水或生产、生活用热水，以达到节能的目的。由于烟气冷却后可能会导致SO2等酸性腐蚀气体结露腐蚀烟囱或其他管壁，在实际应用过程中需要格外注意。

四、结束语

电厂深度余热利用系统的构建与开发对于降低电厂的能耗量和提升电厂的环保性能都有着十分重要的意义，相关电厂必须重视对其的应用。在对电厂深度余热进行利用的过程中必须把目光集中在低温省煤器的应用，这对于电厂深度余热利用系统作用的发挥有着极为重要的影响。

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