電廠燃煤鍋爐煙氣余熱回收的優(yōu)化利用摘要：在我國現役火電機組中，排煙熱損失是電站鍋爐各項熱損失中最大的一項，一般為5%,~8%,，占鍋爐總熱損失的80%,或更高?影響排煙熱損失的最主要因素是鍋爐排煙溫度，而目前我國火電機組鍋爐排煙溫度偏高是一個普遍現象，一般維持在110?150°C?通常情況下，排煙溫度每升高10°C，排煙熱損失增加0.6%,?1.0%,[1]，若以燃用熱值為20MJ/kg煤的410t/h高壓鍋爐為例，則每年多消耗近萬噸動力用煤。關鍵詞：電廠燃煤鍋爐；煙氣余熱回收；優(yōu)化利用；前言：近年來隨著國家對環(huán)保的要求越來越嚴,煤炭的價格也不斷上漲,火力電廠的發(fā)電成本也不斷增加。為了降低成本,不僅可以在生產過程中提高能源的利用率,在煙氣排放后也可以采取措施提高能源的利用率,因為火力發(fā)電過程中燃煤鍋爐的排放溫度往往都高于設計值,我們可以在煙氣余熱回收方面進行進一步的研究,來降低生產成本,增加企業(yè)效益。一燃煤鍋爐煙氣余熱回收技術在鍋爐的煙氣熱量中存在顯熱和潛熱兩種形式。不同類型的鍋爐煙氣中含有的水蒸氣的含量也不盡相同,燃氣鍋爐和燃油鍋爐在回收過程中不僅要回收顯熱,還要回收水蒸氣冷凝時的潛熱,但是對于燃煤鍋爐回收的余熱主要是顯熱。目前的煙氣余熱回收技術主要有以下幾種。1.1加裝換熱器。一般在燃煤鍋爐中都裝有一些省煤器。省煤器的種類和樣式有很多,比如板片式、肋管式、翅片式,但是這種裝置也有一些不足,就是熱交換率比較低,余熱也不能很好地回收。如果在省煤器之后再加裝換熱器,在熱換器的作用下可以把一些燃氣熱量用來進行材料的預熱或者干燥燃料、加熱網水等,可以有效提高鍋爐的效率。這種方法簡單易行,技術也相對成熟,但是受煙氣漏點的影響,對煙氣余熱還無法做到深層的回收。這種方法適用于中小型的燃煤鍋爐。1.2熱管技術。熱管是一種高效的傳熱設備,它主要通過汽化潛熱來傳遞能量。液體在工質汽化時會吸收煙氣的廢熱,而工質氣體在到達冷端后又會釋放大量熱能。熱管具有很多優(yōu)點,比如尺寸小、傳熱效率高,還無須外加動力。熱管的節(jié)能效果很好,發(fā)展前景很大。但是目前熱管技術的發(fā)展也受一些條件的制約,比如所需工質材料要求高,所以目前熱管的價格也相對偏高,同時這種新興的技術目前應用也不是很廣泛,實際使用過程中還會出現灰堵或者漏點腐蝕等問題,還需要進一步加強應用。1.3冷凝鍋爐。煙氣中有大量的水蒸氣,水蒸氣又含有大量的潛熱,一般對煙氣的回收沒有到達潛熱層面,只是回收顯熱,所以鍋爐的熱效益并不高。冷凝鍋爐技術就是冷凝煙氣中的余熱,將水蒸氣中的顯熱和潛熱加以回收利用,用于加熱日常生活用水、鍋爐補水等。這種技術不僅使水蒸氣的潛熱達到最大效率的利用,還會起到保護環(huán)境的作用,因為冷凝液會吸收二氧化氮,降低煙氣中的酸性成分排放,維護大氣成分的平衡。冷凝鍋爐適用于水蒸氣含量高的燃氣鍋爐,而燃煤鍋爐中水蒸氣含量少,不適用冷凝技術。二、電廠燃煤鍋爐煙氣余熱回收的優(yōu)化利用燃煤鍋爐煙氣余熱回收技術的應用。以常見的燃煤鍋爐為例,對燃煤鍋爐煙氣余熱回收進行分析。其內部雖然裝有省煤器,但產生的煙氣溫度過高,倘若將煙氣不加回收就排放,會產生非常大的資源浪費。因為此種鍋爐為燃煤鍋爐,所以煙氣中的水分含量并不多,若采用冷凝技術回收水蒸氣資源,成效會不盡如人意。因為回收改造設備本身的成本就比較高,加上水蒸氣含量少,可利用性低,所以會出現事倍功半的現象。對燃煤鍋爐進行加裝換熱器設計,即在原有空氣預熱器尾部及電除塵尾部加裝兩級煙氣冷卻器。使煙氣途經空氣預熱器、一級煙氣冷卻器、電除塵、二級煙氣冷卻器后,才進入煙囪。其間供水流程也發(fā)生了變化,凝結水在經8號、7號低壓加熱器后，先經過二級煙氣冷卻器加熱，之后送入一次風機、送風機出口處對風機出口處風溫進行加熱，利用煙氣余熱進行暖風，進而提高燃燒效率，換熱后的水送回6號低壓加熱器繼續(xù)進行加熱,再流經其他加熱器及省煤器,最后送入汽包。煙氣冷卻換熱器的安裝方法,采用的是橫水管交錯排列形式換熱器加裝的位置在煙氣溫度較低的區(qū)域,長時間受低溫影響,會加重換熱器的腐蝕,這就對換熱器提出了更高的要求,不僅要求翅片材質耐低溫、耐腐蝕,受熱面積也要改造,加大鋼管的粗度和厚度,還要保證換熱器的低端溫度要比煙氣露點溫度高，最后還要確保引風機的出力正常。近年來，關于溫差發(fā)電技術在低品位熱能回收中的應用研究非常豐富。以大型工業(yè)化余熱回收為背景的溫差發(fā)電技術研究，主要集中在發(fā)電器件性能的測試和余熱回收系統的設計方面。此外，將該技術應用于鍋爐尾部空氣預熱器之后區(qū)域，可將電站效率提高約0.5%。本文在結合某2X300MW電廠燃煤鍋爐的實際運行參數和煤質分析的基礎上，進行了余熱回收系統發(fā)電功率、布片面積、冷卻水流量及單位發(fā)電成本的計算，并進行了利用鍋爐排煙余熱進行溫差發(fā)電的優(yōu)化分析。本文中，余熱回收的優(yōu)化利用了溫差發(fā)電技術，該技術基于1821年德國人塞貝克所發(fā)現的塞貝克效應而產生，他發(fā)現在兩種不同導電材料結點（節(jié)）處有不同的溫度會產生一個溫差電動勢。因此，為獲得溫差發(fā)電片的性能參數，可利用實驗臺進行測試，通過合適地調整實驗臺的運行狀況，分析溫差發(fā)電片在電廠運行工況范圍內的工作性能。該實驗臺主要由以下幾部分組成：煙道主體、加熱爐、發(fā)電組塊、測量裝置、風扇、冷卻水箱、循環(huán)水泵及循環(huán)管路。實驗中，選用蜂窩煤為燃料，煙道模型主體由鋁制成，四周以串聯方式各布置4片40mmX40mm規(guī)格的溫差發(fā)電片，并在煙道每面的溫差發(fā)電片的熱端和冷端分別安裝一個熱電偶，共計8個。進行數據處理時，溫差發(fā)電片冷熱端溫度以熱電偶的平均值為準。實驗裝置采用循環(huán)水冷卻的方式，控制溫差發(fā)電片冷端的溫度，并維持在20°C左右。同時，在煙道底部設計一個冷空氣入口，在該入口處加裝可調節(jié)功率的風扇用于控制煙氣溫度，從而調節(jié)溫差發(fā)電片熱端溫度，待系統維持穩(wěn)定后，記錄當前工況下溫差發(fā)電片的開路電壓和短路電流的實驗數據，并計算出當前工況條件下的最大輸出功率。該實驗測量了煙氣溫度從100C變化到160C條件下的工況，根據實驗結果，利用最小二乘法進行回歸，從而得到數據所滿足的函數關系。利用該回歸結果可得到冷熱面溫差介于70C至140C之間任意位置時的溫差電動勢和最大發(fā)電功率，為后續(xù)余熱回收的優(yōu)化分析提供基礎。余熱回收系統的應用分析。在了解溫差發(fā)電片性能參數的基礎上，應考慮將溫差發(fā)電技術應用于電廠煙氣余熱回收利用。通過了解研究對象電廠系統的運行參數，簡化研究問題，建立計算模型，計算將溫差發(fā)電技術應用于其中可以回收到的電能、冷卻水流量、布片面積和單位發(fā)電成本，對溫差發(fā)電系統回收煙氣余熱進行優(yōu)化分析，為發(fā)電系統參數選擇提供參考，并為發(fā)電系統的大型化提供依據。本文將從煙氣經管道、溫差發(fā)電片到冷卻水的傳熱過程簡化為一維穩(wěn)態(tài)多層平壁傳熱問題，并在計算過程中做如下假設：①回收煙氣余熱時溫差發(fā)電片總能保持對應溫差下的最大發(fā)電功率；②煙氣管道傳出的熱量都流經布在其上的溫差發(fā)電片，忽略系統對外界的散熱損失；③不考慮換熱器的換熱能力是否可使足夠多的熱量流過溫差發(fā)電系統；④在計算收益時，僅考慮溫差發(fā)電片的成本和冷卻水的循環(huán)泵功。結束語：綜上所述,在提高電廠燃煤鍋爐效率方面,煙氣的余熱回