“双碳”目标下燃煤背压机组锅炉烟气余热深度利用研究

在“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”的“双碳”目标下,我国将进一步推进以煤炭为主的能源结构调整,构建以风电、太阳能发电等新能源为主体的清洁低碳安全高效的能源体系,燃煤发电机组将逐渐从处于基础地位和起到支撑作用的主体电源转变为基荷电源与调节电源并重,并且起到基础支撑和安全兜底作用,同时实现清洁高效先进节能,而燃煤锅炉烟气余热深度利用是节能降碳、减排降污、提质增效的重要措施。介绍了我国燃煤锅炉烟气余热利用的三个主要阶段及其主要技术特点,分析了无低压（小于背压排汽压力）低真空回热系统的背压机组与具有多级完善回热系统的抽凝机组、纯凝机组在烟气余热深度回收利用中的区别。以拥有2台背压机组的某燃煤热电厂为例,介绍了其中两台循环流化床锅炉增设低低温省煤器的设计选型、运行实践与优化改进,根据能量平衡、质量平衡和等效焓降原理,从锅炉烟气余热回收经验公式中推导出符合生产需要的经济技术指标简化计算公式,5年多的生产运行实践证明这些简化计算公式与常用经验公式得出的经济技术指标基本一致,可以用来指导运行操作。该热电厂两台循环流化床锅炉增设低低温省煤器后,在锅炉100%BMCR和80%BMCR负荷工况下可分别回收锅炉烟气热量6 100.5 kW、4 381.4 kW;而这些热量可用于加热低温的除盐补充水,可排挤替代9 519.6 kg/h、6 837.0 kg/h较高品质的背压排汽。若所有运行锅炉已在BMCR工况运行或者背压机组已在满负荷工况运行仍无法满足热用户需求时,这些排汽可用以对外增加供热,在锅炉100%BMCR和80%BMCR负荷工况下可分别增加供热蒸汽质量流量9 888.6 kg/h、7 102.0 kg/h,同时减少脱硫系统水耗量9 204.4 kg/h、6 610.6 kg/h,燃料综合热效率分别提高1.85百分点、1.66百分点;按年运行5 000 h计算,在扣除辅机功率增加电费和维修检查清洗费用后,每年可增加不含税收入890.9万元,静态投资回收期不到1年;同时,每年可分别减少SO2排放量2 158.9 t、NOx排放量2 251.3 t、粉尘排放量438.7 t、CO2排放量57 613.4 t,减少碳排放量15 712.7 t,节能减排降碳效果明显。若该热电厂运行背压机组能够随时满足工业园区所有热用户需求,回收烟气余热可减少锅炉主蒸汽产出,在锅炉100%BMCR和80%BMCR负荷工况下可分别节约煤炭量（设计煤种）1 139.4 kg/h、829.4 kg/h,燃料综合热效率提高2.63百分点、2.35百分点;每年可节省支出203.7万元,SO2、NOx、粉尘、CO2、碳排放的减少量分别为697.0 t、726.8 t、141.6 t、4 474.4 t、1 220.3 t。若运用背压机驱动电机或者螺杆发电技术等热功联产方式,将除盐补充水从环境温度加热到低低温省煤器进水温度75℃左右所需背压排汽的热量梯级、深度、合理利用,在锅炉100%BMCR和80%BMCR负荷工况下可分别通过热功联产装置增加发电功率1 631.3 kW、1 186.1 kW的同时,增加供热蒸汽质量流量6 243.0 kg/h、4 462.2 kg/h或者节约煤炭量（设计煤种）719.4 kg/h、521.1 kg/h,燃料综合热效率提高1.39百分点以上,每年可增加收入791.4万元或者节省支出358.4万元;同时,每年可分别减少SO2排放量2 553.6 t、1 632.4 t,减少NOx排放量2 662.9 t、1 702.2 t,减少粉尘排放量518.9 t、2 374.4 t,减少CO2排放量41 653.3 t、8 166.6 t,减少碳排放量11 360.0 t、2 227.3 t,节能降耗减碳效果更加明显,经济效益、生态效益和社会效益更加显著。该热电厂5年多的运行实践证明,增加供热与节省煤炭是交融进行的,实际增收节支在两者之间。同时,根据现场实际对低低温省煤器运行中存在的腐蚀、磨损、积灰等问题进行不断完善改进,该热电厂考虑到不同锅炉负荷工况选择合理的烟气速度,优化了低低温省煤器换热管结构,提出并实施了控制低低温省煤器的进水温度、出口烟气温度以及增加自动控制与保护逻辑回路,在低低温省煤器上部设置一排防磨假管并在前三排换热管上设置防磨瓦,取得了良好的效果,为燃煤背压机组烟气余热深度回收利用的优化设计、改进完善提供切实的借鉴参考和实践佐证。     

鳍片式省煤器的应用

介绍了鳍片式省煤器在包头第二热电厂的应用,并较详尽的叙述了改造过程和应用后的效益。     

声发射技术在锅炉监控检验中的应用

锅炉“四管”(水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤器管)泄漏是火力发电厂的常见故障。它的特点是初期泄漏发展速度慢,为非破坏性泄漏,一般持续几天或几周,当泄漏发展到一定阶段时就转变为破坏性泄漏。如何在非破坏性泄漏期间尽早检测到泄漏,以便有足够的时间安排停炉计划,有效地缩短停炉时间,降低维修费用以及在锅炉定期检验中如何全面、准确、迅速地检出“四管”中隐藏的缺陷,是锅炉运行、维护和检验人员关注的大问题。1锅炉“四管”传统监控及检验方法1.1在线监控对锅炉运行期间的泄漏,传统监控方法是,运行人员定期巡视监听,通…     

电站锅炉中温省煤器系统的节能特性分析

为研究电站锅炉增设中温省煤器系统的节能效益,依据该系统的布置方式,基于热力学基本原理进行分析推导;结合典型1 000 MW燃煤机组的实际设计及运行数据,建立全厂热力系统仿真模型进行计算分析.分析推导及计算结果表明:中温省煤器的烟气分流比并非越大越好,而是存在某一最优值使节能效益最大;机组燃用不同煤种,中温省煤器的节能效...     

大型燃煤电站锅炉积灰的智能神经网络预测

人工智能时代,人工神经网络拥有强大的计算能力、逼近能力、学习能力和动态分析能力,其中,以BP神经网络算法为代表的反向误差传播训练算法最常用,在燃煤电厂各个环节得到了广泛的应用.为了实现超临界燃煤锅炉受热面灰污的预测,本文采用基于BP神经网络预测锅炉低温受热面的清洁因子,从而实现安全、经济、稳定的燃烧.     

螺旋肋片管在锅炉省煤器改造中的应用

针对某电厂锅炉排烟温度较高,通过分析和热力计算,采用传热交流较高的螺旋肋片管省煤器改造方案,使改造后锅炉排烟温度下降约32℃,锅炉热效率提高1.6%.图2表2