華電新疆發(fā)電有限公司紅雁池電廠#4鍋爐排煙溫度較高，鍋爐效率低。通過在#4鍋爐增壓風(fēng)機(jī)與脫硫塔之間的煙道上加裝低溫?zé)煔庥酂嵯到y(tǒng)，可降低排煙溫度，節(jié)約脫硫塔耗水量，提高鍋爐效率。

一、前言

目前的火電機(jī)組主要的熱損失有兩項，一是汽輪機(jī)系統(tǒng)的排汽冷凝熱損失，二是鍋爐的熱損失。盡管隨著科技的發(fā)展及電力事業(yè)的進(jìn)步，電站鍋爐的經(jīng)濟(jì)性得到很大提高，但國內(nèi)外許多電站鍋爐依然存在排煙溫度偏高、排煙熱損失偏大、風(fēng)機(jī)功耗大等普遍性問題，嚴(yán)重影響鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。其中的排煙熱損失是鍋爐各項熱損失中最大的一項，一般約5%-12%，占鍋爐熱損失的60%-70%。影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度，一般情況下，排煙溫度每增加10℃，排煙熱損失增0.6%-1.0%，相應(yīng)多耗煤1.2%-2.4%。

我國火電廠平均裝機(jī)耗水率比國際先進(jìn)水平高40%-50%，火力發(fā)電的節(jié)能潛力很大，實(shí)施火電廠節(jié)能降耗具有很大的實(shí)際意義。本文中我們論述通過在增壓風(fēng)機(jī)與脫硫塔之間的煙道上加裝低溫?zé)煔庥酂嵯到y(tǒng)，利用鍋爐的排煙余熱加熱火電廠熱力系統(tǒng)中的凝結(jié)水，降低鍋爐的排煙溫度，提高鍋爐熱效率，同時由于降低了煙氣進(jìn)入吸收塔前的溫度，減少脫硫系統(tǒng)蒸發(fā)水量，同步實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水的目的。

二、當(dāng)前火電廠熱力系統(tǒng)存在的問題

紅雁池電廠地處烏魯木齊市南郊，夏季環(huán)境溫度最高可達(dá)到35℃，#4鍋爐額定負(fù)荷下排煙溫度設(shè)計值為134.6℃，目前由于煤種變化等原因，鍋爐結(jié)焦結(jié)渣較多，煙氣量偏大，總灰量的增加也造成了空預(yù)器有一定程度的堵塞，影響換熱，引起排煙溫度偏高，修正后排煙溫度達(dá)到173.9℃，高出設(shè)計值39.3℃。綜合分析認(rèn)為，煤種變化水分增加、煙氣量增加、鍋爐結(jié)焦結(jié)渣及空預(yù)器換熱效率的降低是排煙溫度高的重要原因，通過燃燒器改造減輕結(jié)焦結(jié)渣及對空預(yù)器受熱面檢查清理可以一定程度上降低排煙溫度，但無法從根本上解決問題；從現(xiàn)場實(shí)際情況分析，通過增加空預(yù)器受熱面降低排煙溫度可行性不大。

三、低溫?zé)煔庥酂嵯到y(tǒng)節(jié)能降耗的思路和方法

3.1設(shè)備基本概況

紅雁池電廠#4鍋爐為東方鍋爐廠制造的超高壓自然循環(huán)汽包鍋爐，鍋爐型號DG670/13.7-21型，П型布置、單爐膛、燃燒器四角布置，切圓燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、采用管式空氣預(yù)熱器、鋼構(gòu)架（雙排柱）。

鍋爐設(shè)計燃用鐵廠溝煙煤，校核煤種為硫磺溝煤。在B-MCR工況下，燃用低位發(fā)熱量Qnet，ar=23770kJ/kg的設(shè)計煤種時，燃料消耗量約為98.26t/h。BECR工況設(shè)計計算熱效率93.3%，TRL工況設(shè)計鍋爐熱效率為92.75%。

3.2主要技術(shù)原則

目前較為先進(jìn)的設(shè)備為采用臥式相變換熱器的雙循環(huán)系統(tǒng)煙氣余熱利用裝置，換熱媒介先與煙氣在外循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行換熱，吸收煙氣余熱，然后與凝汽器或余熱回水在一液液換熱器內(nèi)換熱，將所吸收煙氣熱量傳給進(jìn)水。根據(jù)反饋的換熱媒介進(jìn)入吸熱段上聯(lián)箱的溫度，通過自動控制裝置控制水量，使進(jìn)入其吸熱段的傳熱媒介溫度低于酸露點(diǎn)。根據(jù)具體設(shè)計中換熱管道的換熱能力，使換熱媒介在其吸熱段進(jìn)行自然循環(huán)或者強(qiáng)制循環(huán)，保證排煙溫度達(dá)到設(shè)計值。由于系統(tǒng)含有自動控制裝置，如煤質(zhì)發(fā)生較大的變化，可根據(jù)入爐煤質(zhì)，重新計算并選取煙氣的酸露點(diǎn)，在保證安全運(yùn)行的條件下盡量提高回收熱量。

吸熱段可布置于空氣預(yù)熱器后的煙道內(nèi)，也可布置于除塵器與脫硫塔之間的煙道內(nèi)，換熱元件——翅片管水平布置（對避免積灰、堵灰極其重要），控制吸熱段最低壁溫不低于酸露點(diǎn)，煙氣溫度可以降低35℃，可將凝結(jié)水溫度提高25℃，煙氣余熱利用效果明顯；在排煙溫度下降后，煙氣的體積會減小很多，密度變大，增大了風(fēng)機(jī)的效率，并且有利于減少煙氣阻力，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗，在實(shí)際運(yùn)行中低溫余熱利用裝置增加的煙氣阻力約300Pa左右。

該方案是在增壓風(fēng)機(jī)與脫硫塔之間的煙道上加裝余熱回收裝置，根據(jù)現(xiàn)場情況“吸熱段”控制壁溫高于煙氣酸露點(diǎn)并留有足夠的余量，從而保證換熱器不結(jié)露、不積灰、不腐蝕。

對于排煙溫度的調(diào)節(jié)，夏季工況時，鍋爐排煙溫度會升高，可通過調(diào)高余熱利用裝置的水流量增大排煙溫度降，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，冬季工況或煤質(zhì)變化時，則可借助調(diào)小余熱利用裝置的水流量降低排煙溫度降，避免低溫腐蝕。因此，該余熱利用裝置有很好的負(fù)荷適應(yīng)性和煤種適應(yīng)性。

余熱利用裝置冬季可以用來加熱熱水供暖，煙氣余熱利用效果更好，夏季用余熱利用加熱凝結(jié)水，減少抽汽量，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。

四、系統(tǒng)節(jié)能改造后的投運(yùn)狀況及效益分析

根據(jù)已有的成功改造經(jīng)驗，尾部煙氣余熱利用裝置使煙氣溫度降低35℃，可以節(jié)約供電煤耗2.5g/kWh，按年發(fā)電量12億千瓦時、標(biāo)煤單價240元/噸計算，年節(jié)約標(biāo)煤3000噸，年節(jié)約費(fèi)用：

2.0×12×108÷106×240=72（萬元）

增加尾部煙氣余熱利用裝置，將煙氣溫度降低35℃進(jìn)入脫硫塔，比煙氣直接進(jìn)入脫硫塔節(jié)省大量脫硫塔補(bǔ)水。經(jīng)計算，200MW燃煤機(jī)組每小時可節(jié)約水量20噸，年利用小時數(shù)6000小時，則每年可節(jié)約水量約12.0萬噸，水價0.5067元/噸，則年節(jié)約水費(fèi)：

20×6000×0.5067=6.1（萬元）

綜合計算，尾部煙氣余熱利用裝置預(yù)計投資450萬元，年節(jié)約資金78.1萬元，則六年可收回投資。

五、工藝系統(tǒng)比較

與傳統(tǒng)的增擴(kuò)高壓省煤器面積相比，增設(shè)低溫?fù)Q熱器有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：

（1）可以實(shí)現(xiàn)排煙溫度的大幅度降低。按照電廠的不同要求，可降低排煙溫度30～45℃。而改造高壓省煤器，由于位置過于靠前，最多只能降低排煙溫度20℃。

（2）對于鍋爐燃燒和傳熱不會產(chǎn)生任何不利影響。由于低溫?fù)Q熱器布置于鍋爐的最后一級受熱面（下級空氣預(yù)熱器）的后面，它的傳熱行為對于鍋爐的一切受熱面的傳熱均不發(fā)生影響，既不會降低入爐熱風(fēng)溫度而影響鍋爐燃燒，也不會使空氣預(yù)熱器的傳熱量減少。

（3）具有良好的煤種和季節(jié)適應(yīng)性。鍋爐的低溫?fù)Q熱器出口煙氣溫度可根據(jù)季節(jié)和煤質(zhì)（主要是含硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)）進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤耗和防止低溫腐蝕的綜合要求。

（4）采用低溫?fù)Q熱器，可避免原高壓省煤器產(chǎn)生水沖擊。高壓省煤器的出水溫度已接近飽和溫度，如果增加高壓省煤器的換熱面積，則勢必造成出口水的汽化，可能導(dǎo)致管內(nèi)水沖擊和省煤器管束振動。

（5）采用低溫?fù)Q熱器系統(tǒng)，可以充分利用鍋爐本體以外的場地空間，布置所需的受熱面，因而檢修空間寬闊，檢修方便。

六、結(jié)束語

紅雁池電廠#4鍋爐在煙氣濕法脫硫系統(tǒng)加裝低溫?fù)Q熱器系統(tǒng)實(shí)施的可行性好，節(jié)能效果顯著，具有巨大的資源效益、企業(yè)效益和環(huán)境效益，符合國家倡導(dǎo)的：“節(jié)能減排、節(jié)約資源、環(huán)境友好、循環(huán)經(jīng)濟(jì)”的能源國策。

可以預(yù)見，煙氣余熱回收低溫?fù)Q熱器工藝的大規(guī)模應(yīng)用，必將對我國電力工業(yè)可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生重大的影響。此工藝節(jié)約了寶貴的煤炭資源和水利資源，對于煤價、水價較高的全國其它地區(qū)火電廠，也有著極高的推廣價值。