在中国经济逐步进入"十三五"发展计划阶段之前,中国对电能的需求缺口正不断增加,尤其是火力发电仍属于中国电能来源的一个主要支柱,使高效用能已成为国内外行业研讨的热门内容。同时,烟气预热再利用技术也是高效用能技术的集中体现,尤其是梯级用能,是烟气应用技术必须遵循的根本所在,即以热力学原则为依据,通过综合判断燃料品质,进而实现对烟气中不同品质燃料充分利用的效果。
1火力发电厂高压锅炉尾部烟气对余热处理工艺的影响因子
当远离锅炉时,由于排烟通常有较高温度,对高温烟气进行大量释放,因此往往会产生很大的热量损失。围绕锅炉排烟热损问题展开讨论的背景,主要是由于在大型火电厂热损中排烟热损占比逐渐增大,而调研结果也表明,热损与排烟温度之间的关系为正相关,这也就意味着排烟温度越高,则锅炉排烟热损也越大,因此唯有通过对余电效率进行改善,方可使上述问题得以克服,而废热火力发电厂机组也自然就可以具有更为理想的运转效能。
这里还需要明确的一点,虽然通过对排烟热量损失温度进行下降,也可以使能源效率获得提高,但如若从传热学角度作为切合点加以分析,则传热温差的下降却极易使热交换效能明显下降,根据此,将热能传递的体积和排烟管体积比例进行扩大就非常有必要。但是,从经济性角度考虑,如此做法势必会提高废热火力发电厂用于前期施工与日常保养的成本费用,在此背景下,科研人员以平衡二者效用为前提,提出对排烟水温进行调节的方法,期望能够为废热火力发电厂提供比较明显的经济和社会效益。
2火力发电厂高压锅炉尾部烟气及余热处理工艺的应用要点
2.1热管换热器的应用
热管换热器即由管体所组成的换热器装置,其中热水管指作用效率较高的热能输送原件,被广泛应用于现代火电厂的发电领域中,其内部结构组成主要通过加工品质循环实现热能传输。在具体应用期间,由于热水管自身具有优异的导热性能以及一定的应用优势,其节电效果也不错。与此同时,双热管换热器的工作机理也比较简单,即在热源向唿吸端管供给能量流程中,将位于管内的低沸点液体经唿吸处理后进行蒸发汽化反应,该部分汽化后的加热质量受压强作用影响,沿着管体内部流入放热段,由加热质量所放出的热能再经冷却后形成为液体,在该过程中毛细液芯有节流阀的功能,总体循环过程的实质上就是由高品位能源向低品位能源流动的过程,这和热力学定律相一致。
值得一提的是,热管换热器的设计优势更加明显,具备了工作特性优异、对温度腐蚀损失较小、作业原理简单简便、装置轻巧容易运行、传热方式逆转性好等鲜明特点优势。其中,运用水管换热器技术可确保作业管体具有优异的导热性;而受水管换热器技术可有效抑制对壁温的影响。就这样,运用相关技术还能够采用提高壁面工作温度、规避酸露点影响等方式,从而有效克服了温度侵蚀的问题。而热管换热器则具备了传热过程中传热方式可逆性的特点优势,该特性优势完全取决于二端的受热情况,尤其是对带有吸液芯的热水管来说,经水平布置或位于零重力场下时,任何一个受热情况都可能演化形成蒸汽段,而另一端则演化形成冷凝段。另外,在热管换热器中在传热阶段,其热流密度也有着明显的可调性优点,热管还可在较大范围内调节热段、放热段之间的热流密度,尤其是在具体作业阶段,热管可轻松控制热流的大小方向。由此可见,在应用锅炉尾部烟气余热利用技术期间,需合理使用热管换热器,以此确保锅炉尾部烟气余热利用技术的应用效果得到有效提升,进一步使火力发电厂锅炉运行的综合效益得到有效提升。
2.2相变换热器的应用
相变换热器,是以热管换热器为基础演变发展而产生的一门新技术,不同于传统热管换热器,相变换热器的突出特点优势在于相变,即通过不断细化、优化对壁面高温的控制机理,以理论层面为基础,逐步达到抑制高温度腐蚀的技术要求。其中,相变模块即上热管换热器的总体化设计,能确保温度梯度永远位于相对较小的区域,并通过在集合相变阶段中通过适当调整水量参数的措施,以实现对精确控温及壁面温度控制的要求。从工作机理角度分析,相变换热器主要采用在汽水分离装置二端的串联上下管式换热器,以确保蒸汽段处于最下端,在吸收高锅炉温度的尾部烟气余热之后使其与内部介质永远保持同相变态的阶段。
与此同时,所有蒸气均顺着管道向上进入汽水分离装置,当蒸气逐步增加至上部冷却段时,便可将介质蒸发并从气态向液体转化,然后顺着管壁进入汽水分离装置,再依次为循环完成吸热或放热的加工。在相变换热器循环工作阶段,循环介质量和材料所处的状态可作为控制变量,以达到更有效控制壁温的要求。相变换热器的应用优点比较明显,其余热量转换的能力比较好,特别是因自身构造特殊性的影响,能明显控制、降低排烟的温度,并在很大程度上提升余热回收的作业效率,节约能源消耗量,为火电发电厂赢得可观的经济效益。
并且,相变换热器能精准规避低温腐蚀问题,受水量控制参数的影响,使技术人员对壁面温度的控制模式趋向精确化,侧面说明运用相变换热器能明显消除低温腐蚀所产生的危害。当然,相变换热器通常将原热管换热器中相对独立的部分,经优化设计处理后,构造形成相互关联的整体,不仅能保证设计结构的整洁性,而且还能在很大程度上提升其一体化程度。
另外,相变换热器材料的耐久性也更高,即相变换热器材料除了可以继承传统热管换热器材料良好的技术优势之外,还可高效解决不冷凝空气的问题,使材料的耐久性得以显著提高。所以,通过考察,有必要在火力发电厂的高温锅炉及尾部烟气余热处理工艺应用中,合理应用相变换热器,因此提升锅炉运行效率及质量。
3结语
烟气余热再利用技术是近几年来中国国内能源部门特别关注的一项节能关键技术,其主要由热管换热器和相变换热器二个主要节能系统所构成。对此,火力发电厂需遵循"具体问题、具体分析"的基本工作原则,加大对锅炉尾部烟气余热利用技术应用的重视性,深入探究、分析技术应用效果,提高技术应用成效,进一步为火力发电厂锅炉高效、经济运行提供充分有效的技术支撑。
参考文献
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