燃煤机组湿法脱硫后饱和湿烟气余热利用技术

燃煤机组湿法脱硫后饱和湿烟气余热利用技术

杨宏宾

华润电力（渤海新区）有限公司，河北省沧州市，061100

摘要：中国的燃煤火力发电技术已经实现了高效和超越临界的改进，通过增加设备的初始参数，可以提升设备的热效率，这在全球范围内都处于领先地位。然而，由于材质特性的局限，需要进一步增加设备的参数，这需要在更高层次的材质开发上取得新的突破。本篇文章将探讨机炉深度耦合余热利用系统在实际项目中的运用和改善，旨在进一步开发燃煤机组的节能和增效潜力。

 关键词：燃煤机组；湿法脱硫；湿烟气余热

为了达到“双碳”目标，燃煤发电机组作为源头，必须提升其综合热效率，并采用深层次的节能和减碳降污技术。其中，对于锅炉烟气余热的深度使用，这种先进且合理的节能和减碳方法，通过多年的实际运行，已经产生了显著的效益。

1余热利用技术的产生背景

能源作为经济社会成长的根本，其作用不仅体现在物质层面，也体现在驱动力上。而且，我们的能源电气化已成为我们国家能源的长远发展路线，同时也成了促使经济社会全方位走向绿色变革的重要手段 。在构筑一个环保、节约的社区的过程中，为了打造一个可以持久、低碳、绿色的经济氛围，以及推动生态文明的建立，我们需要执行对主要污染物的排放总量与浓度的严格管理，以及对能源使用的总量与强度的“双重管理”，以及对碳的排放的“双重管理”。因为像煤这样的化石燃料的燃烧是 CO2 的主要产生者，同时也是 SO2、NOx、灰尘等环境污染的重大推动力，因此，“高耗能”的燃煤发电设备在全社会中引起了极大的重视。同时，我们计划在2060年前，完整地建立一个绿色、低碳的循环经济体系以及一个既环保又安全的能源体系。我们的能源利用效率已经处于世界的前沿，而且我们的非化石能源的使用占比也超越了80 %，这意味着我们的碳排放中和的目标已经得以实现。

 2余热利用技术选择

余热利用方法被应用于减少烟气的温度，它们是：低温（压）省煤器系统、将其与暖风器相结合的广义回热技术以及脱硫浆液余热利用项目，这些都是通过冷却或重新加热来增加湿烟气的温度。

2.1低温省煤器系统

通过利用排烟剩余的热量来加热低压凝结水系统，我们可以将排烟的温度降低。同时，烟气的剩余热量也会提高凝结水的温度，这样就可以排除相对较少的抽汽。这些被排除的抽汽会在汽轮机的低压缸中持续工作，进一步提高了机组的输出功率，以达到节能的目标。其中，换热器可以安装在除尘器的前方，也可以放置在除尘器的后方，从而实现了后置或前后两级的串联配置。在国际和国内，低温省煤器系统被广泛应用于余热的再生和优化工程中，它的理念和技术支撑已经形成一个完整的体系，是一种极具成熟度的节能优化手段，其节能效果十分明显。在经济收益上，由于它最大限度地发挥了锅炉尾部烟气的剩余热量，有效地降低了电厂的煤炭消耗，进一步增强了整个工厂的热力系统的经济效率。除此之外，对于脱硫，我们也成功地降低了工业用水量，并且也降低了与之相应的水电成本。

从环保角度看，电除尘设备位于低温燃烧设备的背后，因此，通过这种设备进行换热，产生的烟雾温度能够显著下降。这不仅调节了除尘设备的核心指标――飞灰比电阻，还能通过降低温度，让粉尘和颗粒物的移动速率下降，从而增加它们和除尘设备的接触时间，从而提高了除尘设备的性能。[1]

2.2低温省煤器 + 暖风器系统

原理和布局上，低温省煤器+暖风器系统与低温省煤器系统大体相似，但其区别在于前者仅配备了烟水换热器，也就是低温省煤器，而后者则配备了烟水换热器和风水换热器，风水换热器也被称为暖风器。从低压加热器产生的凝结水在经过低温省煤器的换热之后，其温度会有所上升。这些被加热的凝结水中，一部分会回流至主凝结水管道，然后流向下一级的低压加热器，而另一部分则会流向风水换热器，用于加热一次空气和二次空气。这样，在它们进入锅炉空预器之前，就已经对它们进行了初步的预热，从而提升了锅炉的燃烧效率。空气预热器中的一次风和二次风预热后，能够在一定程度上降低烟灰的堆积和腐蚀的威胁，从而缓解空气预热器运行过程中的堵塞和冷端腐蚀问题。相比之下，低温省煤器和暖风器系统的经济效益稍微更好，同时，它们能够显著改进空预器的运作情况，并能够提升除尘器的效能，有效地去除 SO2 。[2]

2.3脱硫浆液余热利用项目

 脱硫浆液余热利用项目充分利用脱硫系统原有浆液循环泵将脱硫浆液送入设备中进行闪蒸，利用汽化潜热提取浆液的热量，闪蒸提热后的脱硫浆液通过新增脱硫浆液退水泵退回原喷淋管道去喷淋烟气。在此过程中脱硫烟气的热量通过脱硫浆液间接被设备回收。采用湿式石灰石/石膏法脱硫工艺，脱硫塔入口烟气温度在130℃左右，在脱硫塔中经过脱硫浆液喷淋降温，最终形成50℃左右的饱和湿烟气排出脱硫塔。在此过程中，烟气降温释放的显热使脱硫浆液中的部分水蒸发汽化，转化为水蒸气潜热，然后随烟气一起排出脱硫塔，因此脱硫出口烟气仍蕴含大量余热。

3结论

燃煤机组湿法脱硫后饱和湿烟气余热利用技术的多种热源共享，以此实现供暖均衡的一次关键性的创新。这个系统的使用，有效地开发出了煤矿的剩余能量，并且成功地将压缩机和排放井的剩余能量回收，从而优化了这两个设备的工作状态；此外，它还将瓦斯发电厂的废气中的剩余能量进行再次的回收，从而降低了由此产生的环境影响。热泵利用的闪蒸器为真空环境，进入闪蒸器的脱硫浆液在真空环境中发生闪蒸，产生的负压蒸汽吸收了浆液中的汽化潜热进入直热式热泵内放热，热泵内工质吸热后传递给被加热的介质，在驱动热源的作用下将温度提升，实现余热回收。通过回收瓦斯发电机组的缸套水剩余热量，并借助其散热功能，可以降低其自身的风冷散热电力消耗。这些剩余的热量可以充分满足新元煤矿冀家垴风井的场地防冻以及建筑的采暖等供应需求，替换掉了传统的煤炭锅炉，这样不仅带来了明显的经济和环保效果，而且在构建绿色矿业中也起到了关键的策略作用。[3]

参考文献

[1] 徐龙飞. 1000MW燃煤火电机组烟气余热利用技术应用分析[J]. 电力设备管理,2023(12):249-251.

[2] 郑明辉,刘蕊菁,王雪,等. 燃煤发电机组耦合余热利用技术研究进展[J]. 南方能源建设,2022,9(3):80-87.

[3] 朱文韬,梁秀进,朱跃. 300 MW燃煤机组深度余热利用节能 改造技术经济分析[J]. 华电技术,2018,40(9):1-4.