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)，更是充分認識到余熱處理的重要性，不斷對余熱發(fā)電技術進行探究。本文分析了低溫余熱發(fā)電技術的特點和發(fā)展趨勢。

關鍵詞: 低溫余熱;發(fā)電技術特點;發(fā)展趨勢

全球范圍內(nèi)能耗的升高和溫室效應的加劇，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)電技術的特點

1.含塵量較大。對于低溫余熱發(fā)電技術的具體運行環(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的發(fā)電鍋爐運行產(chǎn)生一定的影響，甚至會導致其出現(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，最終影響到相應系統(tǒng)的運行效果，必須要在具體的系統(tǒng)中恰當安裝相應的除塵裝置，避免因為粉塵的問題影響其運行效果。

2.腐蝕性效果明顯。結合工礦企業(yè)中低溫余熱發(fā)電技術的應用來看，相應腐蝕性表現(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，應該針對相應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用實效性。

3.安裝現(xiàn)場環(huán)境較為復雜。為了更好促使低溫余熱發(fā)電技術能夠得到較好運用，還需要重點針對其相應的系統(tǒng)安裝進行有效關注，尤其是對于相應系統(tǒng)中涉及到的各個設備，更是需要促使其能恰當?shù)奈恢玫玫接行О惭b處理。但是從相應安裝現(xiàn)場環(huán)境方面來看，其復雜性相對而言還是比較突出的，受到的限制比較多，這也就對于相應低溫余熱發(fā)電技術的設計應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)電技術的應用。結合純低溫余熱發(fā)電技術的經(jīng)濟評價分析和水泥窖實例對純低溫余熱發(fā)電技術的應用展開研究，假設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，在應用的過程中就要積極的應用多壓系統(tǒng)，但在選取單壓和雙壓方案時要以實際情況為準，當鍋爐熱平衡計算數(shù)值與鍋爐結構計算所得數(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，設計結構較復雜的雙壓形式。除此之外在應用過程中的技術選擇方面也有一定的影響，純低溫余熱發(fā)電技術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置兩個及兩個以上的抽風口，并對窖頭和窖尾的鍋爐采用立式自然循環(huán)結構，實現(xiàn)自動余熱傳輸;在此基礎上在兩者共用部分設置一個省煤器及一個再熱器同樣可以實現(xiàn)對余熱重復有效利用的目的，由此可見，通過對純低溫余熱發(fā)電技術準確全面的經(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再利用，通過對其結構組成、相關設備設置優(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除氧、熱力除氧化學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系并不大。在工程上對除氧壓力的選擇主要決定于技術經(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)中不設低壓加熱器，因此凝結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雜化，且該加熱器受到的低溫腐蝕也會比較嚴重，造成設備檢修更換周期短。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)必須能適應需設置壓力調(diào)節(jié)器控制調(diào)節(jié)閥，當新蒸汽壓力降低時，關小調(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。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，減少設備投資。本文在介紹低溫余熱發(fā)電的技術原理和特點基礎上，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。

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