锅炉尾部烟气热能阶梯利用系统控制策略研究

锅炉尾部烟气热能阶梯利用系统控制策略研究

马子昂 田兴 王学乐 赵威戎 曹昆朋

新疆心连心能源化工有限公司 新疆 昌吉玛纳斯 832200

摘要：锅炉尾部烟气热能阶梯利用系统的核心基础是大幅降低了锅炉排烟温度，在保证锅炉效率不降低的情况下，最大限度的利用烟气余热量，在降低排烟温度的同时兼顾保持低低温静电除尘器入口烟温在90±2℃范围内高效运行。由于锡林郭勒地处极寒地区，环境温度昼夜温差大，且机组负荷多变，导致系统内各项参数均在烟气惯性上波动，无法实现系统的最大经济性。通过锅炉尾部烟气热能阶梯利用系统控制策略研究，制定空预器旁路烟气挡板的基础曲线，并通过电除尘入口温度对基础曲线进行修正，以及CGH系统调节过程中对烟气挡板的开度正向修正，从而实现将锅炉尾部烟气热能阶梯利用系统作为整体进行协调控制同时解决电除尘入口烟温的问题。基于此，对锅炉尾部烟气热能阶梯利用系统控制策略进行研究，仅供参考。

关键词：锅炉；二次再热；烟气再循环；蒸汽温度

引言

根据国家《能源发展战略行动计划（２０１４—２０２０年）》，我国不断加快发展煤炭清洁开发利用技术，提高煤炭清洁高效开发利用水平。清洁高效的煤电发展，主要着力于提高煤电的高效发电比例，以及提高煤电机组效率。当前新建机组均已是超临界和超超临界机组，由于材料的限制，短期很难在温度和压力上有所突破。而在相同的蒸汽参数下，二次再热机组的热效率比一次再热机组提高２％，对应二氧化碳减排量约降低３．６％。因此，二次再热是当前一种可行的节能降耗、清洁环保的火力发电技术。

1系统布置

沿烟气流动方向，设置三级烟气热能回收装置，实现烟气热能阶梯利用。第一级烟冷器在低温静电除尘器（ESP）前布置热媒水闭式循环系统（WGH），吸收低温烟气的热量去加热空气预热器入口的一、二次风，实现增加空预器旁路烟气利用份额；第二级烟冷器在14%烟气量空预器旁路内布置高压给水加热器系统（FGCA）和低加凝结水加热器系统（FGCB），通过吸收高焓值烟气热排挤汽轮机一、二、三、五段高品质级的回热抽汽做功；第三级烟冷器在空预器出口及旁路混合后的烟气内布置凝结水烟冷器系统（CGH），利用低焓值烟气加热低加凝结水，通过排挤低品质级抽汽做功。

2当前燃气锅炉烟气余热回收技术分析

所谓的燃气锅炉烟气余热回收技术，在早期就是指把燃气锅炉中的燃气，进行再次过滤，获得里面的热能，对这些热能加以利用，达到节约资源，减少浪费的目的。在温度比较低的时候由于烟气的温差都比较小，所以工作人员在这个时候需要不断的对排烟温度进行降温处理，以保证受热面的温度正常。但由于早期的烟气余热回收工具的回收能力的有限，所以导致当烟气的温度超过了设备的露点温度的时候，也就是达到了零下160℃时，烟气的会收率被大幅度的降低，这也就导致了有很多烟气余热并没有被我们回收利用到，造成了很大的浪费。但现在，随着科技技术的不断进步，燃气锅炉烟气余热回收技术经过不断的改良，产生了蒸发器回收余热技术，这种新技术比较传统的烟气余热回收技术，更加的容易操作、更加的稳定，而且还能够有效的提升烟气余热回收利用的效率，减少烟气中热能的损失。蒸发器烟气余热回收技术可以在水蒸气之中对烟气进行分解，保障烟气中的热量得到更好的分解和释放。由于蒸发器烟气余热回收装置与之前的烟气余热回收装置工作原理不相同，蒸发器的烟气余热回收技术由之前的单向对流热改进成了凝结式换热，设备中增添了很多的玻璃材料，为了在冷凝式锅炉烟气回收过程中出现严重的腐蚀问题，操作人员需谨慎操作，对冷凝液的腐蚀问题做好防护。

3控制策略研究

3.1CGH提升泵频率调节

凝结水烟冷器布置在空预器出口混合烟道与电除尘器之间，CGH提升泵频率的大小能够快速且直接影响电除尘器入口烟温，且凝结水烟冷器排挤6、7号低焓值回热抽汽的经济性要远远低于空预器旁路系统排挤汽轮机一、二、三、五段高品质级的回热抽汽的经济性。因此，在空预器旁路烟气挡板仍有开度裕度时，CGH提升泵频率调节要为空预器旁路烟气挡板开度提供正向作用，实现开大烟气挡板，降低CGH提升泵频率的功能。

3.2脱硝工艺改造

采用尾部脱氮技术，锅炉均为循环流化床，炉膛温度均在1000℃以下，因此采用选择性非催化还原技术(SNCＲ)技术;1锅炉采用的是中温分离技术，在分离器处温度为450℃左右，不具备SNCＲ反应条件，必须在炉膛内进行喷氨。

3.3烟气净化问题

如果余热回收设备之中出现严重的腐蚀现象，不仅会对余热回收的效率造成影响，而且还有降低余热回收设备的使用寿命。所以，在完成了日常的余热回收工作之后应该由这也得工作人员对余热回收设备进行相关的防腐处理，在一般环境下，对于锅炉余热回收设备的防腐处理方法注要有两种，一种是对设备的外壳进行定期的检查和更换。一般情况下，燃气排暖炉的温度在55℃左右，所以在工作的时候要对影响先治疗露点温度的关键作用因素——烟气里的水蒸气的体积分数，也就是说需要对空气的系数进行严格的把控，使烟气的温度被控制在露点温度以下。

3.4烟气挡板基础开度

烟气挡板的基础开度是根据系统运行历史数据提炼出的，总结烟气余热的历史数据，会发现负荷和环境温度对烟气挡板的开度影响最大。为此，烟气挡板的基础开度是负荷和环境温度的双因素矩阵序列。例如，在75%的负荷段，环境温度为-20℃对应的烟气挡板基础开度为25%；环境温度为0℃对应的烟气挡板基础开度为35%；环境温度为25℃对应的烟气挡板基础开度为45%。当负荷变为85%的负荷段时，根据环境温度的不同又会有一组新的烟气挡板曲线。这样就形成了烟气挡板的对应不同负荷和环境温度基础开度。

4优缺点分析

技术优点：造价低；系统简单，不需要对原机组进行大规模改造；运行费用低。技术缺点：脱硝效率较低，通常为20%～40%，无法应用在对排放要求较高的场合；常用还原剂为液氨或氨水，属于重大危险源，对运输及储存的要求特别高，存在安全隐患；NH3逃逸率较高，不仅会污染大气，还会与烟气中的SO2反应生成硫酸氢氨，造成空预器的变化腐蚀和堵塞；在机组变负荷运行时效率不稳定；容易造成喷嘴附近水冷壁的腐蚀。SNCR脱硝工艺工程业绩比较多，投资低、运行成本低，但氨逃逸高，容易造成空预器的腐蚀和堵塞，以及喷嘴附近水冷壁的腐蚀，且液氨为重大危险源（江苏省政府办公厅关于《印发江苏省危险化学品安全综合治理方案的通知》中明确要求加强电厂涉危设施安全监管。落实《关于进一步加强全省燃煤电厂重大危险源（液氨罐区）安全风险防控工作的意见》，加快位于化工园区、人口集中区和安全距离不符合要求的燃煤电厂液氨罐区尿素替代改造进程）。

结束语

根据国家《能源发展战略行动计划（２０１４—２０２０年）》，我国不断加快发展煤炭清洁开发利用技术，提高煤炭清洁高效开发利用水平。清洁高效的煤电发展，主要着力于提高煤电的高效发电比例，以及提高煤电机组效率。当前新建机组均已是超临界和超超临界机组，由于材料的限制，短期很难在温度和压力上有所突破。

参考文献

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