楊騰飛 王志鋼 李浩

(中國平煤神馬集團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)中對中低溫能源有效利用、低污染處理問題逐漸重視，特別是對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)識到余熱處理的重要性，不斷對余熱發(fā)電技術(shù)進行探究。本文分析了低溫余熱發(fā)電技術(shù)的特點和發(fā)展趨勢。

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

全球范圍內(nèi)能耗的升高和溫室效應(yīng)的加劇，對發(fā)展更高級的能量系統(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，而且對環(huán)境造成熱污染。

一、低溫余熱發(fā)電技術(shù)的特點

1.含塵量較大。對于低溫余熱發(fā)電技術(shù)的具體運行環(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對于相應(yīng)的發(fā)電鍋爐運行產(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，在日常運行過程中也容易出現(xiàn)一些堵塞現(xiàn)象。在實際低溫余熱發(fā)電技術(shù)運行中，因為其工礦生產(chǎn)煙氣的含塵量一般都比較大，進而也就很容易出現(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，避免因為粉塵的問題影響其運行效果。

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為其內(nèi)部含有較多的雜質(zhì)，進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，進而也就需要引起相應(yīng)管理人員的高度重視。在實際運行過程中，為了促使其能夠更好避免腐蝕性威脅和影響，應(yīng)該針對相應(yīng)余熱鍋爐進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行處理保障其能夠形成一層致密的保護膜，最終有效提升其整體應(yīng)用實效性。

3.安裝現(xiàn)場環(huán)境較為復(fù)雜。為了更好促使低溫余熱發(fā)電技術(shù)能夠得到較好運用，還需要重點針對其相應(yīng)的系統(tǒng)安裝進行有效關(guān)注，尤其是對于相應(yīng)系統(tǒng)中涉及到的各個設(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)場環(huán)境方面來看，其復(fù)雜性相對而言還是比較突出的，受到的限制比較多，這也就對于相應(yīng)低溫余熱發(fā)電技術(shù)的設(shè)計應(yīng)用提出了更高的要求，需要其能夠進行有效統(tǒng)籌規(guī)劃，確保低溫余熱發(fā)電技術(shù)能夠得到較好運行，并且具備理想的運行效率。

二、發(fā)展趨勢

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)濟評價分析和水泥窖實例對純低溫余熱發(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210攝氏度，冷卻機廢氣達到360攝氏度，預(yù)熱器達到330攝氏度，如果對三種余熱共同發(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要以實際情況為準(zhǔn)，當(dāng)鍋爐熱平衡計算數(shù)值與鍋爐結(jié)構(gòu)計算所得數(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，這個時候采用投資費用相對較少的單壓就可以滿足要求，但當(dāng)測量數(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補氣部分，這時就要采用投資相對較高，設(shè)計結(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)置兩個及兩個以上的抽風(fēng)口，并對窖頭和窖尾的鍋爐采用立式自然循環(huán)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)自動余熱傳輸;在此基礎(chǔ)上在兩者共用部分設(shè)置一個省煤器及一個再熱器同樣可以實現(xiàn)對余熱重復(fù)有效利用的目的，由此可見，通過對純低溫余熱發(fā)電技術(shù)準(zhǔn)確全面的經(jīng)濟評價可以根據(jù)不同的水泥窖形式和實際情況對其余進行針對性的重復(fù)再利用，通過對其結(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，達到提升能源利用效率、保護環(huán)境的目的經(jīng)濟評價為其實際應(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，且藥品價格昂貴，后期運行費用上升，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。在工程上對除氧壓力的選擇主要決定于技術(shù)經(jīng)濟比較。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。大氣式除氧器對進口水溫要求較高，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低壓補汽參數(shù)的穩(wěn)定而將因余熱參數(shù)波動引起的低壓蒸汽參數(shù)波動緩解于除氧過程，為解列熱力系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。

3.飽和蒸汽補汽汽輪機。余熱蒸汽進汽參數(shù)不穩(wěn)定、比容大、混度大等特點，要求在汽輪機設(shè)計中考慮。進汽參數(shù)不穩(wěn)定要求汽輪機的進汽調(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，關(guān)小調(diào)節(jié)閥，防止由于余熱鍋爐的蒸發(fā)量不足，促使壓力進一步降低，汽輪機通流末級產(chǎn)生鼓風(fēng)。反之開大調(diào)節(jié)閥。同時余熱發(fā)電用汽輪機為了快速啟動，而且能夠在滑壓方式下運行，噴嘴配汽在空載和低負(fù)荷時只有部分進汽度，這種情況對汽機暖機不利，特別在快速啟動時尤為明顯，因此余熱發(fā)電汽輪機采用節(jié)流配汽，不設(shè)調(diào)節(jié)級。汽機啟動時靠調(diào)節(jié)閥控制轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機并網(wǎng);正常運行時調(diào)節(jié)閥全開，汽輪機處于滑壓運行狀態(tài)。此種進汽方式使汽輪機進汽部分始終處于均勻受熱狀態(tài)，這樣就能滿足在整個啟動過程，及低負(fù)荷時能夠保證汽機進汽均勻，以利于汽機快速啟動，提高通流效率。在汽機主汽閥前設(shè)置旁路系統(tǒng)，主蒸汽通過減溫減壓閥，流人凝汽器補汽由于壓力低可直接排入凝汽器。從而減少由于汽輪機原因?qū)е碌恼麄€工業(yè)系統(tǒng)的停機。此外在汽輪機的排汽方式上，單壓汽輪機采用上排汽的方式，整個汽輪發(fā)電機組單層平臺布置，使整個系統(tǒng)的布置簡單，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)原理和特點基礎(chǔ)上，探討了余熱發(fā)電的發(fā)展趨勢。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，也是實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟的必由之路。相信在我國的科研單位、高校、設(shè)計院、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)展將進一步實現(xiàn)我國低碳經(jīng)濟的目標(biāo)。

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