摘要：隨著(zhù)能源和環(huán)境問(wèn)題日益嚴峻，國家對電站的問(wèn)題日益突出，對環(huán)保工作要求更高，低低溫煙氣處理技術(shù)在在許多發(fā)電站得到了應用，它不僅保證了較高的除塵效率，而且解決了下游設備的防腐蝕問(wèn)題。
前言
隨著(zhù)能源環(huán)境問(wèn)題日益嚴峻，國家對電站的節能環(huán)保工作提出了更高的要求，低低溫煙氣處理技術(shù)在許多電站得以應用。其將電除塵器進(jìn)口前的煙溫深度降低至露點(diǎn)附近，煙氣中的硫酸霧會(huì )被飛灰顆粒吸附，然后被電除塵器捕捉后隨飛灰排出，不僅保證了更高的除塵效率，還解決了下游設備的防腐蝕難題。
1 火電廠(chǎng)低低溫煙氣處理系統煙氣余熱利用技術(shù)的研究背景
實(shí)踐證明，低低溫煙氣處理技術(shù)與濕法煙氣脫硫工藝的組合可以達到高效除塵、脫硫的效果，是達到電站鍋爐煙氣超凈排放的有效途徑之一。另一方面，回收的煙氣余熱若引入蒸汽回熱系統，用于加熱凝結水，則成為低低溫煙氣余熱利用系統，可以節省回熱抽汽，起到替代部分低壓加熱器的功能，節省的抽汽返回汽輪機繼續做功，會(huì )提高機組的循環(huán)效率。因此，電站低低溫煙氣余熱利用系統使環(huán)保與節能相結合，具有雙重功效。電站熱系統節能分析方法大多以熱力學(xué)第一定律為依據，如施延洲等在某電廠(chǎng)煙氣余熱利用系統熱力試驗中采用熱平衡法進(jìn)行節能分析。閆水保、郭江龍等指出了等效熱降法、矩陣法和循環(huán)函數法等分析方法之間的關(guān)系。這些方法均基于能量和質(zhì)量的守恒，利用系統熱力學(xué)平衡的概念來(lái)分析、完善所研究系統，但它們僅考慮了能量的數量而忽視了能量的品質(zhì)，所以在分析系統能量品質(zhì)下降的原因上無(wú)能為力，因此也無(wú)法正確地分析系統節能和優(yōu)化的潛力。而熱力學(xué)第二定律指出了能量轉換的方向性，注重于能量的品質(zhì)與可用性。以熱力學(xué)第二定律為依據的熵產(chǎn)法能夠對煙氣余熱利用過(guò)程中的不可逆損失進(jìn)行分析和量化，同時(shí)辨識系統中不可逆損失的原因和產(chǎn)生的部位，可以清晰揭示出能量在傳遞和轉換的各環(huán)節中能量耗損的分布特征，從而更好地為提高低低溫煙氣余熱利用的有效性指引方向。
2 低溫余熱回收過(guò)程的實(shí)驗分析
在空氣預熱器出口和電除塵器之間的煙道中增設低低溫省煤器，將煙溫深度降低至約90℃，其水側通常與回熱系統中的某級（或某幾級）低壓加熱器并聯(lián)連接，回收的余熱用于加熱部分凝結水，以排擠對應的抽汽，增加機組做功功率。相對低低溫煙氣單級回熱利用，如低低溫省煤器并聯(lián)于幾級回熱加熱器，則稱(chēng)之為低低溫煙氣多級回熱利用。自x一l級加熱器出口引出凝結水進(jìn)入低低溫省煤器加熱，吸收煙氣余熱熱負荷后，回到m級加熱器人口的主凝結水管道，此過(guò)程中，排擠了x～m級加熱器的抽汽。以低低溫煙氣末級回熱利用熵產(chǎn)分析為基礎，對其多級級回熱利用系統進(jìn)行熵產(chǎn)分析?；谏鲜隽鞒?，于某垃圾焚燒電廠(chǎng)內完成了示范項目的建設與調試，并開(kāi)展了工業(yè)化實(shí)驗分析。圖 1 為所述方案的正視流程和側視流程圖。
2.1 實(shí)驗案例一
除塵后的低溫煙氣條件：溫度150℃，含塵量約2g/Nm3，流量約92，881Nm3/h，含水率31%。除塵后的低溫煙氣1呈U形流過(guò)整套系統。在入口側，煙氣1首先經(jīng)熱管2降溫后回收部分顯熱，溫度降低至120℃，之后進(jìn)入列管冷凝器3的殼程將煙溫降至露點(diǎn)溫度以下，約34℃。管程內的常溫冷卻水5被相應加熱并獲得熱水6。在該過(guò)程中，余熱回收總量可達13MW，煙氣冷凝液4則由設備底部排出。在出口側，低溫煙氣經(jīng)熱管2回收入口側煙氣1顯熱后溫度重新升高，達到80℃，最后經(jīng)煙囪順利排出。采用上述方法回收所得余熱每小時(shí)可將300t水由20℃加熱至60℃，該熱水可作為鍋爐給水循環(huán)利用或周邊居民生活供熱。
2.2 實(shí)驗案例二
低低溫煙氣余熱利用水側系統。為防止嚴重的低溫腐蝕，系統設置了回水再循環(huán)管路，6#低加進(jìn)口的凝結水與再循環(huán)回水混合至70℃，進(jìn)入低低溫省煤器被加熱至109.5℃，回到6#低加進(jìn)口的凝結水主管路。應用低低溫煙氣余熱利用系統降低排煙溫度48℃，回收煙氣單位熱負荷69.33kJ／kg，熵產(chǎn)法計算蒸汽做功能力增加了7.66 kJ／kg，標準煤耗率降低2.15g（kw•h），全廠(chǎng)效率相對提高0.66％。按照計算結果，低低溫省煤器回收熱量的做功能力損失分布，表明總做功能力損失包含了煙氣余熱輸入損失、加熱器損失、汽輪機流動(dòng)損失和凝汽器放熱損失等4項，分別占總損失的份額分別為85．23％、5．94％、3．96％和4．87％。
2.3 實(shí)驗案例三
電站機組回熱系統中，若因利用熱量改變而排擠某級加熱器抽汽，會(huì )對其后的各級加熱器造成影響。對于疏水式加熱器，抽氣量減少會(huì )使進(jìn)入下級的疏水量會(huì )減少；對于匯集式加熱器，會(huì )使以后各級的凝結水量增加，這些原因都會(huì )造成后級加熱器的可利用熱量相對減少，因此，后面各級加熱器會(huì )增加抽汽量以保持熱量平衡。
3 結論
（1）煙氣冷卻器和回熱加熱器這兩種加熱器存在傳熱溫差，產(chǎn)生了加熱器傳熱損失。提高低低溫省煤器進(jìn)、出口水溫，煙氣冷卻器傳熱溫差減少，傳熱損失降低；另外，煙氣冷卻器進(jìn)、出口水溫的提高還可以排擠更高能級的回熱抽汽，回熱抽汽線(xiàn)的上移，從而使兩種加熱器的總傳熱損失減少。但過(guò)小的煙氣冷卻器端差會(huì )導致其傳熱面積增大、投入增加，低低溫省煤器出口水溫選擇往往要依據投資和收益進(jìn)行綜合考慮。
（2）低低溫煙氣余熱利用系統通過(guò)加熱凝結水排擠回熱抽汽，在增加汽輪機做功的同時(shí)導致排汽量較原來(lái)增加2.79％，使汽輪機內流動(dòng)損失和凝汽器放熱損失增加。對于汽輪機內流動(dòng)損失，由于鍋爐排煙溫度的限制，低低溫省煤器排擠的抽汽一般為低壓回熱抽汽，僅造成的汽輪機低壓缸后部的流動(dòng)損失增加，影響有限。汽輪機流動(dòng)損失增加占總損失的3.96％。排汽量增加造成的凝汽器放熱損失增加占總做功能力損失的4.87％，而在以熱力學(xué)第一定律為基礎的分析方法中，排汽量增加導致冷源損失增大，回收余熱的所有做功損失都被歸為冷源損失之中。
（3）由于系統利用的是煙氣余熱，煙溫較低，因此煙氣余熱自身帶有大量的，構成了煙氣余熱輸入本項損失與利用煙溫相關(guān)，表明煙氣余熱利用系統的熱經(jīng)濟性受到鍋爐原始排煙溫度的限制。如果鍋爐排煙溫度較高，一方面煙氣余熱輸入損失減??；另一方面，低低溫省煤器的出口水溫得以提高，加熱器傳熱損失降低，還可以排擠更高能級的抽汽，相同回收熱量下排擠抽汽量減少，凝汽器放熱損失也會(huì )降低，從而使系統的熱經(jīng)濟性顯著(zhù)提高。
4 結語(yǔ)
低低溫高效燃煤煙氣處理工藝具備除塵提效、節能減排、高效脫除SO3、緩解“石膏雨”、解決視覺(jué)污染、實(shí)現干煙囪排放等綜合優(yōu)點(diǎn)，粵電大埔電廠(chǎng)大型機組示范應用所取得的優(yōu)良效果更加驗證了該工藝的高效可靠性。該工藝未來(lái)必將成為超低排放的一種主流工藝，得到廣泛的推廣應用。
