余热发电技术在火电厂中的应用研究

火电厂中燃煤锅炉余热的利用技术的应用

【摘 要】随着国民经济水平的不断提高，我国的火力发电事业也发生了翻天覆地的变化。在这一变化的过程当中，我们针对当前火电厂在锅炉余热利用率低、能源价格上涨导致发电亏损、环境压力逐渐增大的现状，提出了通过加大对锅炉连排水和烟气余热利用的想法，从而达到节能减排的目的，介绍了一些烟气余热利用的相关技术，为我国创造客观的经济效益和环境效益，也为企业的创收和节能减排提供了一种新的途径。

【关键词】火力发电厂；燃煤锅炉；余热利用；节能减排

我国绝大部分的电能是靠煤电生产出来的，然而燃煤产生的大量热能并没有得到充分的利用。在当今节能减排的大背景下，煤价越来越高，发电企业的亏损日益严重，如何充分利用煤炭燃烧过程中产生的热能，为企业带来更多的价值成了一个非常重要的话题。在火力发电厂中，锅炉余热可以通过各种技术进行充分的利用，以提高全场的热效率。在可以获得较好的经济效益和环境效益的前提之下，利用这些热能就显得极为重要了，锅炉的余热利用有很多的方式，例如利用锅炉尾部烟道的烟气热量加热给水的省煤器、在尾部烟道中利用烟气热量加热参与炉膛燃烧空气的空气预热器、利用锅炉的连续排污水的热量加热给水的给水加热武器等等，除了利用这些常规的利用方式之外，还有利用锅炉连排水进行直接发电的装置以及深度利用锅炉尾部烟气热量的装置等。使用技术较为成熟、性能较为可靠的低温余热回收利用技术来达到经济与环境的双重效益。

1.火力发电厂中锅炉低温余热利用技术

1.1锅炉汽水系统的余热利用技术

对火力发电厂的锅炉汽水系统余热利用主要集中在两个方面：利用锅炉连排水所含有的高品位热能做功，驱动发电机发电，剩余的水汽混合物可以送到热水站，全部回收再利用，并生产出可供周围企业或者居民使用的热水；连排水直接引入加热器加热给水，但它属于常规的热能利用，效率比较低。

依靠螺杆膨胀动力机，利用锅炉连排水，通过联轴器带动发电机发电。发电后排出的水汽混合物可以进入热水站加热水，向社会提供热水或者供暖，并且可以利用排污余热加热锅炉给水，减少炉内水在炉膛内所吸收的热量，以此来提高燃料的利用效率。值得一提的是，螺杆膨胀发电机是目前可以适应过热蒸汽、饱和蒸汽、汽水两相混合物、热液以及高盐分低品质流体的发电设备，可以很好地适应锅炉连排水不稳定的压力、温度和不均衡的流量，并且能够在部分负荷、变转速甚至比较恶劣的环境下运行，可以做到无人值守，节省了人工成本。

电厂余热资源的有效利用

摘要：燃气发电机组包括燃气轮机、余热锅炉、汽轮机等，用以产生高温高压蒸汽的热锅炉驱动汽轮机发电。然而，在能量的级联利用方面，余热的进一步利用还有很大的空间。如汽轮机排汽余热的综合利用和锅炉烟气余热的回收利用。

关键词：发电厂；燃气锅炉；热能利用率

导言

随着能源供应的日益紧张，节能降耗、提高能源利用率越来越受到人们的重视。只有约30%～35%的燃气热能转化为电能，约30%与废气一起排放，35%～40%通过发动机本体消散，由冷却水循环带走。由于发电机组产生的废气所产生的热量几乎等于发电机组的有用功，因此可以利用燃气燃烧后排出的废气所产生的热量，废热利用装置可转为废热利用。

1电站锅炉余热资源气利用情况

1.1减少热损失

火电厂锅炉热损失是指由于热转换引起的不可逆的能量形式问题。烟囱热是降低热损失的有效途径。电站锅炉的实施应根据实际需要提供质、量的能源供应，减少不可逆转换造成的能量损失，保证电站锅炉运行的质量要求。产生热能转换的原因是：锅炉在有效出力状态下产生的热能损失。排热损失占热损失的比例最大，占15%；化学完全燃烧损失，占热损失的5%；机械不完全燃烧损失，占热损失的3%；散热损失最小，约占1%。烟气余热减少了热损失，实现了能量循环，提高了电站锅炉的经济效益。

1.2能源系统应用

烟气总能量系统取决于烟气余热容量、能量比、科学比以及动能、热能和势能的转换。从热、经济、环保综合考虑，提高锅炉设备的能源利用率，实现能源循环利用，最大限度地发挥能源价值，减少能源的过度浪费。避免废气排放，缓解“烟雾”的生态问题。烟气余热的开发利用，采用科学的能量回收预测方法。选用具有废气净化处理功能的设备，提高资源化利用效率。

2电厂余热资源余热利用技术

2.1锅炉烟气余热回收利用

然气烃含量较高，燃烧时会产生大量的水蒸气。水蒸气中含有大量的气化潜热。这部分热量可达到天然气低热值的10%～11%，目前难以充分利用。一方面，由于天然气中含有硫，燃烧后会产生微量的硫化物，为防止锅炉终冷系统等设备腐蚀产生的烟气中硫化物沉淀。余热锅炉厂家一般在设计时控制排气温度。90°C左右；另一方面，由于锅炉回水温度高，很难降低锅炉排气温度。这部分热量基本上没有得到有效利用，直接排放到大气中，然后冷凝，产生白烟，产生热能。能源浪费对环境保护和企业利润增长都有负面影响。

电厂余热利用与尖峰冷却改造探析

摘要：当前很多火电厂在进行节能改造的过程中都十分重视余热的利用，为进一步提高电厂的余热利用效果，研究了电厂不同余热利用方案，并以山西某热电厂的节能改造工程为基础，提出了可采用前置凝汽器+热泵(溴化锂吸收式)+尖峰加热器的火电厂乏汽利用方案，这样不仅有效利用空冷乏汽余热，而且在夏季有效降低机组背压，经实际应用验证，达到了预期效果，可为类似工况下的电厂节能改造提供参考。

关键词：电厂；余热利用；尖峰冷却；策略；效果

引言：火电厂锅炉燃烧过程中，由于燃煤条件与运行水平的不同，会导致各种热损失，其中排烟热损失占锅炉全部热损失的一半以上，同时排烟温度每上升30℃，锅炉效率降低1%，机组标煤耗增加3g/kW·h。因此，如何有效利用乏汽热量是目前火力发电厂都关注的一个重要问题。

1、电厂配置及改造方案研究

1.1配置情况

山西某热电有限公司为2 x 300MW直接空冷供热机组，型号CZK250/N300-16.7/538/538，铭牌功率为300MW，设计背压17kPa，夏季满发背压34kPa。直接空冷系统设计面积692091㎡，夏季环境温度33℃时，汽轮机背压34kPa。机组额定采暖抽汽量500t/h，抽汽参数：P=0.4MPa，T=248℃。

1.2改造方案及原因分析

1.2.1前置凝汽器+热泵(溴化锂吸收式)+尖峰加热器方案

该方案如图1所示，凝汽器利用汽机乏汽，热泵利用汽机抽汽和部分乏汽，尖峰加热器利用汽轮机抽汽。

本方案额定供热工况下外网50℃热网回水经前置凝汽器热交换吸收乏汽余热到69℃，此时机组背压需提高至夏季设计背压34kPa；再进热泵内加热至90℃，最后至热网首站，利用机组中缸抽汽加热至115℃。机组配置1台155 MW前置凝汽器+3台38.5MW热泵机组，前置凝汽器、热泵机组和热网首站为串联系统，当其中任何一个系统有故障时，其余系统均可保证供热率≥65%，满足规程供热安全要求。

热电厂低温循环水余热回收利用工程实践

摘要：进入新时期以来，我国各项事业均快速发展，取得了十分理想的成绩，特别是热电厂以惊人的速度向前发展。随着煤炭价格逐年升高，热电厂经营压力巨大，且电力行业是一次能源消耗大户和污染排放大户，也是国家实施节能减排的重点领域。电厂循环冷却水余热属于低品位热能，一般情况下，直接向环境释放，造成了巨大的能源浪费。热泵是利用一部分高质能从低位热源中吸取一部分热量，并把这两部分能量一起输送到需要较高温度的环境或介质的设备。火电厂循环水中存在大量余热，利用热泵技术有效回收这部分热量用于冬季供暖或常年加热凝结水。关键词：热电厂；低温循环水；余热回收；利用工程

引言

低温循环水余热即是可回收再利用的一种资源。热电厂生产中需要大量能源，这些能源因生产工艺等原因，无法全部利用，因此就产生了大量的各种形式的余热，能源浪费严重。

1热泵技术的分类

热泵技术是基于逆卡诺循环原理实现的。按照驱动力的不同，热泵可以分为压缩式热泵和吸收式热泵。压缩式热泵主要由蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀组成，通过让工质不断完成蒸发一压缩一冷凝一节流一再蒸发的热力循环过程，将低温热源的热量传递给热用户。吸收式热泵主要由再生器、吸收器、冷凝器、蒸发器、溶液热交换器等组成，是利用两种沸点不同的物质组成的溶液的气液平衡特性来工作的。根据热泵的热源介质来分，可分为空气源热泵和水源热泵等：空气源热泵是以空气为热源，因空气对热泵系统中的换热设备无腐蚀，理论上可在任何地区都可运用，因此是目前热泵技术应用最多的装置；水源热泵是以热水为热源，因水源热泵的热源温度一般为15~35°Ｃ，全年基本稳定，其制热和制冷系数可达3.5-4.5，与传统的空气源热泵相比，要高出30％左右。

2驱动蒸汽参数偏低工况

当蒸汽参数偏低，不能满足热泵正常工作需要时，对高参数蒸汽减温减压后送入热泵，这种方法没有对高参数蒸汽的能量进行梯级利用。研究采用蒸汽引射器方案，即利用高参数蒸汽引射低参数蒸汽，产生满足热泵需求的蒸汽，实现高、低压蒸汽的高效利用。蒸汽引射器的工作原理是把高压蒸汽的势能通过喷咀形成高速动能，带动吸引低压蒸汽在喷射器混合段充分混合，混合蒸汽在扩压段降速、升压，满足生产需要。引射器结构主要包括喷射段和喷射器混合段。根据蒸汽性质及蒸汽在喷咀中的压降计算得到喷嘴的形状和尺寸。根据蒸汽参数，喷嘴通常做成拉伐尔喷咀或锥形喷嘴。喷射器混合段是高、低压两股汽充分混合的部位，两种蒸汽混合均匀后，在扩压段降速增压。所以混合段分为作用、形状不同的前、中、后三段。通过总流量设计尺寸，最终合成所需压力的蒸汽。