降低鍋爐排煙溫度可以有多種設(shè)計(jì)方案:一是通過(guò)燃燒優(yōu)化調(diào)整來(lái)降低排煙溫度;二是增加鍋爐受熱面來(lái)降低排煙溫度;三是增加鍋爐空氣預(yù)熱器受熱面來(lái)降低排煙溫度;四是在鍋爐尾部煙道增加低溫省煤器,利用凝結(jié)水或其它介質(zhì)吸收排煙余熱來(lái)降低排煙溫度。但經(jīng)過(guò)多次的試驗(yàn)研究以及現(xiàn)場(chǎng)論證,利用低溫省煤器回收煙氣的余熱是最直接、最簡(jiǎn)便、也是最有效可行的余熱回收的方法。
低溫省煤器的運(yùn)用可以有效地回收煙氣余熱,提高高溫?zé)煔獾睦眯?,減少排放損失。其用途主要有以下幾方面:
1、利用低溫省煤器加熱回?zé)嵯到y(tǒng)的凝結(jié)水
利用低溫省煤器加熱冷凝水的方式有兩種:一是讓煙氣和凝結(jié)水直接進(jìn)行熱交換,這種方式優(yōu)點(diǎn)是一級(jí)換熱,換熱效率高,缺點(diǎn)是若換熱管一旦泄漏,會(huì)直接污染凝結(jié)水,影響機(jī)組安全運(yùn)行;二是設(shè)置水水換熱器,讓煙氣和凝結(jié)水間接進(jìn)行熱交換,這種方式優(yōu)點(diǎn)是二級(jí)換熱,換熱效率較一級(jí)換熱低,優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)安全,便于調(diào)節(jié)。
2、利用回收煙氣熱量通過(guò)暖風(fēng)器加熱空氣
為了防止或減輕空氣預(yù)熱器低溫腐蝕和堵灰,需要加裝暖風(fēng)器來(lái)提高空預(yù)器入口風(fēng)溫。
此以氣水換熱暖風(fēng)器替代常規(guī)的蒸汽暖風(fēng)器,以循環(huán)水作為熱媒,把在煙氣側(cè)吸收熱的熱量釋放給一、二次冷風(fēng),將進(jìn)入空氣預(yù)熱器前的冷風(fēng)預(yù)加熱,從而實(shí)現(xiàn)煙氣熱量的回收利用,并且減少了常規(guī)蒸汽暖風(fēng)器的輔助蒸汽用量。
低溫省煤器在熱力系統(tǒng)中的連接方式直接影響到其經(jīng)濟(jì)效果和分析計(jì)算的方法以及運(yùn)行的安全、可靠性。就其本質(zhì)而言,低溫省煤器聯(lián)入熱力系統(tǒng)就只有兩種連接系統(tǒng):一是低溫省煤器串聯(lián)于熱力系統(tǒng)中,簡(jiǎn)稱(chēng)串聯(lián)系統(tǒng),如圖1所示;二是低溫省煤器并聯(lián)于熱力系統(tǒng)中,簡(jiǎn)稱(chēng)并聯(lián)系統(tǒng),如圖2所示。
低溫省煤器-低壓加熱器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要兼顧經(jīng)濟(jì)性和安全性?xún)蓚€(gè)方面。對(duì)于低溫省煤器的切入點(diǎn)選擇,也即低溫省煤器串聯(lián)或并聯(lián)在哪一級(jí)或哪幾級(jí)低壓加熱器上,可通過(guò)具體的經(jīng)濟(jì)性分析來(lái)決定。
3、利用回收的熱量進(jìn)行供暖或用于生產(chǎn)過(guò)程
利用低溫省煤器回收煙氣的余熱進(jìn)行供暖或用于生產(chǎn)系統(tǒng)是最直接、也是最簡(jiǎn)便可行的余熱回收的方法。通過(guò)設(shè)置低溫省煤器,利用循環(huán)介質(zhì)(水或其他有機(jī)介質(zhì))進(jìn)行熱量的遠(yuǎn)距離傳輸,為用戶(hù)提供熱量或生產(chǎn)用蒸汽,實(shí)現(xiàn)了熱量的回收利用。低溫省煤器-供暖/生產(chǎn)系統(tǒng)同樣是獨(dú)立運(yùn)行的循環(huán)系統(tǒng),不需要改變其他設(shè)備、系統(tǒng)等就可以改造完成,達(dá)到鍋爐排煙余熱回收利用,降低排煙溫度,提高鍋爐效率的目的。即使低溫省煤器本身在使用過(guò)程中出現(xiàn)故障,僅僅停修故障設(shè)備即可,并不影響機(jī)組的正常運(yùn)行。
利用煙氣余熱來(lái)加熱凝結(jié)水的方式有兩種:
一是設(shè)置低溫省煤器和水水換熱器,讓煙氣和凝結(jié)水間接進(jìn)行熱交換,這種方式優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)安全,便于調(diào)節(jié),由于低溫省煤器水側(cè)不需承受高的壓力,大大減少了加熱器本身的制造成本。其缺點(diǎn)是二級(jí)換熱系統(tǒng)復(fù)雜,增加相應(yīng)的閉式水系統(tǒng),同時(shí)換熱效率較一級(jí)換熱低,且此方式增加一臺(tái)水水換熱器以及相應(yīng)的循環(huán)水泵、膨脹水箱等設(shè)備投資費(fèi)用較高。
二是設(shè)置低溫省煤器,讓煙氣和凝結(jié)水直接進(jìn)行換熱,這種方式的的優(yōu)點(diǎn)是一級(jí)換熱,換熱效率較高,缺點(diǎn)是一旦換熱管泄露,凝結(jié)水會(huì)泄漏到煙氣側(cè)影響機(jī)組運(yùn)行,同時(shí)換熱器管側(cè)需受凝結(jié)水系統(tǒng)較高的壓力(約為4MPa),增加了換熱設(shè)備的制造成本;低溫省煤器視其位置不同,設(shè)置可分為以下三種情況:
1、低溫省煤器設(shè)置于空氣預(yù)熱器出口,除塵器入口前的煙道上。
在降低鍋爐排煙溫度的同時(shí),減小了飛灰比電阻,提高了除塵效率,減少了污染物的排放。但是由于控制煙溫在酸露點(diǎn)之上,因此煙氣余熱不能夠充分利用,同時(shí)煙氣溫度的降低增加了除塵器防腐蝕的難度,增加了除塵器內(nèi)堵灰的可能性。
2、低溫省煤器設(shè)置于引風(fēng)機(jī)出口及脫硫塔入口前。
低溫?zé)煔饫鋮s到合適的溫度后直接進(jìn)入脫硫塔,不存在對(duì)引風(fēng)機(jī)等設(shè)備造成的低溫腐蝕的危害,可以最大程度地利用煙氣余熱。低溫省煤器設(shè)置于脫硫塔前,減少了煙氣蒸發(fā)水耗量,起到了一定的節(jié)水效果。同時(shí),換熱管的磨損和堵灰的問(wèn)題也比較輕。但由于進(jìn)入低溫省煤器的煙氣沒(méi)有經(jīng)過(guò)除塵,含塵濃度較高,低溫省煤器的工作環(huán)境較惡劣,磨損大,壽命短。另外,也會(huì)引起電除塵、引風(fēng)機(jī)、煙道等的酸腐蝕,增加了設(shè)備的防腐成本。
機(jī)組加裝低溫省煤器雖然提高了機(jī)組發(fā)電效率,降低發(fā)電能耗,但也存在一定的不利因素,一般認(rèn)為有以下方面:
1、加裝低溫省煤器后,煙氣阻力有所上升,引風(fēng)機(jī)電耗增加,在增加了一定的設(shè)備投資增加了廠用電量。
2、加裝煙氣回?zé)釤崞鲗⒃黾釉O(shè)備的檢修維護(hù)量及機(jī)組事故率。
3、通過(guò)低溫省煤器降低排煙溫度后,煙氣溫度接近露點(diǎn)溫度,存在發(fā)生低溫腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。
低溫省煤器的優(yōu)缺點(diǎn)如下:
低溫省煤器主要的是要綜合利用煙氣熱量,盡可能地提高煙氣余熱回收的品質(zhì),提高利用價(jià)值,從而有效降低機(jī)組供電煤耗,主要優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。
1、吸收余熱,并將余熱用于加熱供暖熱網(wǎng)水、生活熱水、生水、凝結(jié)水等介質(zhì),提高鍋爐效率,并帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益;
2、降低排煙溫度,使煙氣在進(jìn)入脫硫塔時(shí)達(dá)到最佳脫硫效率狀態(tài),大大減少了脫硫塔中的冷卻水耗,節(jié)約了寶貴的水資源。
3、對(duì)于布置在除塵器前的低溫省煤器還可以通過(guò)降低排煙溫度而使煙氣中的粉塵比電阻降低、煙氣的體積流量減少,從而提高了電除塵的效率,降低了粉塵的排放。
4、如果排煙余熱加熱的是汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)中的凝結(jié)水,那么在凝結(jié)水在低溫省煤器系統(tǒng)中吸收排煙熱量,降低排煙溫度,自身被加熱、升高溫度后再返回汽輪機(jī)低壓加熱器系統(tǒng),代替部分低壓加熱器的作用。將節(jié)省部分汽輪機(jī)的回?zé)岢槠?,在汽輪機(jī)進(jìn)汽量不變的情況下,節(jié)省的抽汽繼續(xù)膨脹做功,因此,在發(fā)電量不變的情況下,可節(jié)約機(jī)組的能耗。