楊騰飛 王志鋼 李浩

(中國(guó)平煤神馬集團(tuán)平頂山朝川焦化有限公司 河南省 467500)

摘要: 隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)中低溫能源有效利用、低污染處理問題逐漸重視，特別是對(duì)煤炭資源及電力資源需求量巨大的水泥產(chǎn)業(yè)，更是充分認(rèn)識(shí)到余熱處理的重要性，不斷對(duì)余熱發(fā)電技術(shù)進(jìn)行探究。本文分析了低溫余熱發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞: 低溫余熱;發(fā)電技術(shù)特點(diǎn);發(fā)展趨勢(shì)

全球范圍內(nèi)能耗的升高和溫室效應(yīng)的加劇，對(duì)發(fā)展更高級(jí)的能量系統(tǒng)以提高能量利用率，并減少CO2排放提出了更迫切的要求。在工業(yè)生產(chǎn)中至少50%的熱量以各種形式的余熱被直接排放到大氣中，不僅造成了能源浪費(fèi)，而且對(duì)環(huán)境造成熱污染。

一、低溫余熱發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)

1.含塵量較大。對(duì)于低溫余熱發(fā)電技術(shù)的具體運(yùn)行環(huán)境來看，其含塵量一般而言是比較大的，這種較大的含塵量也就很可能會(huì)對(duì)于相應(yīng)的發(fā)電鍋爐運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響，甚至?xí)?dǎo)致其出現(xiàn)較為明顯的磨損現(xiàn)象，在日常運(yùn)行過程中也容易出現(xiàn)一些堵塞現(xiàn)象。在實(shí)際低溫余熱發(fā)電技術(shù)運(yùn)行中，因?yàn)槠涔さV生產(chǎn)煙氣的含塵量一般都比較大，進(jìn)而也就很容易出現(xiàn)積灰問題，最終影響到相應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)行效果，必須要在具體的系統(tǒng)中恰當(dāng)安裝相應(yīng)的除塵裝置，避免因?yàn)榉蹓m的問題影響其運(yùn)行效果。

2.腐蝕性效果明顯。結(jié)合工礦企業(yè)中低溫余熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用來看，相應(yīng)腐蝕性表現(xiàn)也是比較明顯的，這種腐蝕性問題主要就是指含有低溫余熱的煙氣因?yàn)槠鋬?nèi)部含有較多的雜質(zhì)，進(jìn)而也就很容易促使其表現(xiàn)出較為明顯的腐蝕性效果，尤其是對(duì)于煙氣中存在的大量SO2氣體而言，其腐蝕性更是極為突出，進(jìn)而也就需要引起相應(yīng)管理人員的高度重視。在實(shí)際運(yùn)行過程中，為了促使其能夠更好避免腐蝕性威脅和影響，應(yīng)該針對(duì)相應(yīng)余熱鍋爐進(jìn)行有效的防腐蝕處理，首先在受熱面以及爐膛的材質(zhì)選擇上，促使其能夠具備理想的耐腐蝕效果，在表面也應(yīng)該通過合理的防腐蝕進(jìn)行處理保障其能夠形成一層致密的保護(hù)膜，最終有效提升其整體應(yīng)用實(shí)效性。

3.安裝現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較為復(fù)雜。為了更好促使低溫余熱發(fā)電技術(shù)能夠得到較好運(yùn)用，還需要重點(diǎn)針對(duì)其相應(yīng)的系統(tǒng)安裝進(jìn)行有效關(guān)注，尤其是對(duì)于相應(yīng)系統(tǒng)中涉及到的各個(gè)設(shè)備，更是需要促使其能恰當(dāng)?shù)奈恢玫玫接行О惭b處理。但是從相應(yīng)安裝現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境方面來看，其復(fù)雜性相對(duì)而言還是比較突出的，受到的限制比較多，這也就對(duì)于相應(yīng)低溫余熱發(fā)電技術(shù)的設(shè)計(jì)應(yīng)用提出了更高的要求，需要其能夠進(jìn)行有效統(tǒng)籌規(guī)劃，確保低溫余熱發(fā)電技術(shù)能夠得到較好運(yùn)行，并且具備理想的運(yùn)行效率。

二、發(fā)展趨勢(shì)

1.純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用。結(jié)合純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)分析和水泥窖實(shí)例對(duì)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用展開研究，假設(shè)所選水泥窖為熟料產(chǎn)量每天6000噸以上的干法窖，其廢氣產(chǎn)量為正常排放量的均值，就會(huì)發(fā)現(xiàn)在利用純低溫余熱發(fā)電技術(shù)后，其窖尾廢氣余熱達(dá)210攝氏度，冷卻機(jī)廢氣達(dá)到360攝氏度，預(yù)熱器達(dá)到330攝氏度，如果對(duì)三種余熱共同發(fā)電就可以有900攝氏度的余熱可供利用，熟料熱耗單位消耗所放出的能量明顯增多，為了提升熱力循環(huán)系統(tǒng)的工作效率，在應(yīng)用的過程中就要積極的應(yīng)用多壓系統(tǒng)，但在選取單壓和雙壓方案時(shí)要以實(shí)際情況為準(zhǔn)，當(dāng)鍋爐熱平衡計(jì)算數(shù)值與鍋爐結(jié)構(gòu)計(jì)算所得數(shù)值基本吻合的情況下，鍋爐自身能夠完全吸收生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煙氣的熱量，這個(gè)時(shí)候采用投資費(fèi)用相對(duì)較少的單壓就可以滿足要求，但當(dāng)測(cè)量數(shù)值存在明顯差異的情況下，證明廢氣余熱不能完全利用，需要將余熱傳送到汽輪機(jī)補(bǔ)氣部分，這時(shí)就要采用投資相對(duì)較高，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的雙壓形式。除此之外在應(yīng)用過程中的技術(shù)選擇方面也有一定的影響，純低溫余熱發(fā)電技術(shù)注重對(duì)余熱的梯度利用，所以通常情況下要在窖頭冷卻劑處設(shè)置兩個(gè)及兩個(gè)以上的抽風(fēng)口，并對(duì)窖頭和窖尾的鍋爐采用立式自然循環(huán)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)余熱傳輸;在此基礎(chǔ)上在兩者共用部分設(shè)置一個(gè)省煤器及一個(gè)再熱器同樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)余熱重復(fù)有效利用的目的，由此可見，通過對(duì)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)準(zhǔn)確全面的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)可以根據(jù)不同的水泥窖形式和實(shí)際情況對(duì)其余進(jìn)行針對(duì)性的重復(fù)再利用，通過對(duì)其結(jié)構(gòu)組成、相關(guān)設(shè)備設(shè)置優(yōu)化是余熱發(fā)電利用效率，達(dá)到提升能源利用效率、保護(hù)環(huán)境的目的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)為其實(shí)際應(yīng)用提供了參考依據(jù)和研究方向，兩者相輔相成。

2.除氧器。余熱發(fā)電系統(tǒng)中，為了保證余熱鍋爐的給水水質(zhì)要求

防止熱力設(shè)備及其管道的腐蝕，必須除去在鍋爐給水中的溶解氧和他氣體。目前除氧方法主要有化學(xué)除氧、熱力除氧化學(xué)除氧法只能除去水中的氧，但不能除去其他氣體，且藥品價(jià)格昂貴，后期運(yùn)行費(fèi)用上升，因此不為首選。熱力除氧按工作壓力分為真空除氧、大氣式除氧以及高壓除氧。從除氧要求的條件來看，除氧的效果與工作壓力的關(guān)系并不大。在工程上對(duì)除氧壓力的選擇主要決定于技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。目前在余熱發(fā)電中用的比較多的是真空除氧和大氣式除氧。大氣式除氧器對(duì)進(jìn)口水溫要求較高，一般104℃，在余熱發(fā)電系統(tǒng)中不設(shè)低壓加熱器，因此凝結(jié)泵出口水溫度難以滿足其工作要求，造成除氧效果不佳。如果在爐膛尾部再加設(shè)一級(jí)前置加熱器來保證給水除氧效果，這便使鍋爐受熱面布置變得更加復(fù)雜化，且該加熱器受到的低溫腐蝕也會(huì)比較嚴(yán)重，造成設(shè)備檢修更換周期短。但在雙壓系統(tǒng)中，用低壓蒸汽給水除氧有利于汽輪機(jī)低壓補(bǔ)汽參數(shù)的穩(wěn)定而將因余熱參數(shù)波動(dòng)引起的低壓蒸汽參數(shù)波動(dòng)緩解于除氧過程，為解列熱力系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。

3.飽和蒸汽補(bǔ)汽汽輪機(jī)。余熱蒸汽進(jìn)汽參數(shù)不穩(wěn)定、比容大、混度大等特點(diǎn)，要求在汽輪機(jī)設(shè)計(jì)中考慮。進(jìn)汽參數(shù)不穩(wěn)定要求汽輪機(jī)的進(jìn)汽調(diào)節(jié)系統(tǒng)必須能適應(yīng)需設(shè)置壓力調(diào)節(jié)器控制調(diào)節(jié)閥，當(dāng)新蒸汽壓力降低時(shí)，關(guān)小調(diào)節(jié)閥，防止由于余熱鍋爐的蒸發(fā)量不足，促使壓力進(jìn)一步降低，汽輪機(jī)通流末級(jí)產(chǎn)生鼓風(fēng)。反之開大調(diào)節(jié)閥。同時(shí)余熱發(fā)電用汽輪機(jī)為了快速啟動(dòng)，而且能夠在滑壓方式下運(yùn)行，噴嘴配汽在空載和低負(fù)荷時(shí)只有部分進(jìn)汽度，這種情況對(duì)汽機(jī)暖機(jī)不利，特別在快速啟動(dòng)時(shí)尤為明顯，因此余熱發(fā)電汽輪機(jī)采用節(jié)流配汽，不設(shè)調(diào)節(jié)級(jí)。汽機(jī)啟動(dòng)時(shí)靠調(diào)節(jié)閥控制轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)并網(wǎng);正常運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)閥全開，汽輪機(jī)處于滑壓運(yùn)行狀態(tài)。此種進(jìn)汽方式使汽輪機(jī)進(jìn)汽部分始終處于均勻受熱狀態(tài)，這樣就能滿足在整個(gè)啟動(dòng)過程，及低負(fù)荷時(shí)能夠保證汽機(jī)進(jìn)汽均勻，以利于汽機(jī)快速啟動(dòng)，提高通流效率。在汽機(jī)主汽閥前設(shè)置旁路系統(tǒng)，主蒸汽通過減溫減壓閥，流人凝汽器補(bǔ)汽由于壓力低可直接排入凝汽器。從而減少由于汽輪機(jī)原因?qū)е碌恼麄€(gè)工業(yè)系統(tǒng)的停機(jī)。此外在汽輪機(jī)的排汽方式上，單壓汽輪機(jī)采用上排汽的方式，整個(gè)汽輪發(fā)電機(jī)組單層平臺(tái)布置，使整個(gè)系統(tǒng)的布置簡(jiǎn)單，能有效的減少占地空間，減少設(shè)備投資。本文在介紹低溫余熱發(fā)電的技術(shù)原理和特點(diǎn)基礎(chǔ)上，探討了余熱發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)。余熱發(fā)電是工礦企業(yè)開展節(jié)能減排、降耗增效的有效措施，也是實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的必由之路。相信在我國(guó)的科研單位、高校、設(shè)計(jì)院、制造廠家、企業(yè)的共同努力下，余熱發(fā)電事業(yè)的前景是光明的，它的發(fā)展將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)我國(guó)低碳經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。

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