设计题目 | 选题方向 | 热能与动力工程 | ||||||||
学生姓名 | 金光辉 | 专业 | 热能与动力工程 | 年级、班级 | 11级2班 | |||||
一、选题的来源、目的、意义和基本内容 来源：随着世界能源危机的日益加深，化石燃料已近乎枯竭。我国的能源又是以煤炭为主，很多电力生产的主要能量来源均是来自煤炭燃烧放出的热能。据不完全统计，2010年我国的煤电比重占总发电量的77%。众所周知，在火力发电厂中，锅炉的排烟余热问题（暨锅炉的排烟温度高）一直是困扰着人们的一个难题。因为仅仅锅炉的排烟温度高这一项损失所造成的能源消耗就相当可观。据统计，在火力发电厂中，锅炉的排烟热损失占锅炉热损失的70%～80%。同时由于受热面污染程度随着锅炉运行时间的增加而加剧，排烟温度要比设计温度高20°C～30°C。锅炉的排烟温度过高，造成了火力发电厂煤的消耗量的增加。而目前中国现役燃煤电厂的排烟温度普遍达到了120°C～130°C，对于循环流化床电厂来说，排烟温度甚至高达150°C，这也使得排烟热损失成为了锅炉各项热损失中最大的一项。对于配备独立脱硫系统的燃煤发电机组，过高的烟气温度在脱硫时还会携带大量水汽，增加脱硫水耗。因此锅炉排烟热能不仅是一项潜力很大的余热资源，而且降低后的烟气还会降低脱硫水耗，节省水资源。在余热管理的实践中，关键问题之一就是锅炉的余热回收利用技术。工业三废直接排放带来严重的环境污染：工业生产中产生的工业废气、废渣、废液被当做废物直接排放到环境中，不仅浪费了资源，而且由于乱堆乱放导致了环境问题。 目的及意义： 余热回收可将烟气热量回收，回收的热量根据需要加热水用作锅炉补水和生活用水，或加热空气用作锅炉助燃风或干燥物料。节省燃料费用，降低生产成本，减少废气排放，节能环保一举两得。随着经济的发展,生产力的提高,社会对能源的需求量越来越大。而世界上储藏的能源并不乐观。人们应提高节能意识,采用各种手段和方法节能,尽可能提高能源的有效利用程度,达到经济地、合理地、充分地利用能源的目的。在现在煤炭价格日益上涨，煤炭及石油资源面临枯竭的今天，国内外人士正在全力研究余热回收利用技术，相信余热回收效率将会有较大提高更好地利用。 锅炉排烟热损失是电站锅炉运行中最重要的一项热损失，占锅炉热损失的60%--70%。影响锅炉排烟热损失的主要因素是排烟温度，一般情况下，排烟温度每增加10℃，排烟热损失增加0.6%-1%，相应多耗煤1.2%-2.4%。我厂燃煤锅炉烟气排放温度在130～150℃，浪费大量煤炭资源。为了回收这部分热量加设有省煤器和空预器，但是回收效率低下，需要迫切寻一种高效率低耗能低成本的余热回收装置。国内目前最常用的就是装设低压省煤器加热锅炉给水、空气预热器加热一二次风。为更好的回收烟气余热可以改进省煤器的布置、材料等，也可以多级利用。 基本内容：燃煤锅炉设计制造时，为了防止锅炉尾部受热面腐蚀和堵灰，标准状态排烟温度一般不低于130℃，最高可达180℃，高温烟气排放不但造成大量热能浪费，同时也污染环境。锅炉尾部烟气（引风机至烟囱入口）中含有大量的热能（原烟气温度通常高达130°C ～160°C）未被充分利用而被损失掉，且该项热损失进入脱硫塔后会增大水的蒸发量。锅炉热损失中最大的一项正是这项排烟热损失，设法减少排烟热损失可以有效地提高机组的经济性、减少电力生产过程中的水耗。由于石油、煤、天然气燃料中均含有硫，在燃烧时，硫氧化物的产生是必不可少的，它与水蒸气结合后即形成硫酸蒸汽。当锅炉尾部受热面的金属壁面温度低于硫酸蒸汽的凝结点（称为酸露点），就会在其表面形成液态硫酸（称为结露）。长久以来，省煤器等物体由于结露引起腐蚀，甚至还会穿孔，这种现象时常发生，严重影响了锅炉的运行安全，所以目前的锅炉都是通过提高排烟温度来缓解结露和腐蚀现象的产生，致使锅炉烟气温度很高，从而导致大量热量散发到大气中，浪费资源又污染环境。 | 网络课堂系统 | |||||||||
二、国内外研究综述 现有的烟气余热回收方式有很多，如气气换热器（GGH）、改造省煤器以及加装低压省煤器。下面对这几种烟气余热回收方式进行具体的分析。 1、气气换热器（GGH） 对于烟气采用干烟囱排放的煤粉炉电厂，由于排烟温度的要求，脱硫后的烟气必须要进行升温处理，否则无法达到排放要求。目前这类电厂普遍采用的方式是气气换热器（GGH：Gas-GasHeater）来加热脱硫后的烟气，其基本原理是从锅炉尾部电除尘器出来的温度较高的烟气（以下称原烟气）进入GGH，将热量传递给转动的转子内的换热元件，装有换热元件（热储存物质）的转子连续地转动，将热量传给来自脱硫塔的温度较低的烟气（以下称净烟气），使净烟气温度升高，从而提高净烟气的抬升高度。GGH只是将原烟气的热量传递给了净烟气，虽然使得原烟气进入脱硫塔后带水量有所降低，但是其并没有产生节能的效果。更重要的是，从目前安装有GGH的电厂运行现状分析，GGH弊大于利，主要体现在以下几方面： （1）投资和运行费用增加。据初步推算，目前国内火电厂FGD系统采用GGH的约占80%以上。（2）脱硫系统运行故障增加。由于原烟气温度的降低，在GGH的热侧会产生大量黏稠的浓酸液。这些酸液不仅对GGH的换热元件和壳体有很强的腐蚀作用，而且会粘附大量烟气中的飞灰。（3）增加相应的能耗、水耗。GGH在运行中和停机后需用压缩空气、蒸汽和高压水进行冲洗，以去除换热元件上的积灰和酸沉积物，因此增加了相应的能耗、水耗。（4）不能避免尾部烟道和烟囱被腐蚀。实践证明，烟气经过GGH加热后，烟温仍低于其酸露点，仍然会在尾部烟道和烟囱中产生新的酸凝结。 可以看出，GGH在虽然使得脱硫系统水耗降低，但是并没有真正实现烟气的余热回收（只是将烟气中蕴含的热量进行了转移），而且已成为大多数电厂的负担。因此目前新建电厂普遍都未设置GGH。故GGH利用烟气余热的方式可行性不高。 2、改造省煤器 在锅炉尾部省煤器布置空间充裕、支撑吊挂方便和给水泵裕度较大的情况下，增加省煤器换热面积是降低排烟温度、回收排烟余热的便捷方式。实施方案主要有：增加一级省煤器、增加原省煤器管排、将原来的光管省煤器改为鳝片管省煤器等。 虽然增加省煤器换热面积具有安装方便、改造工作量较小等优点，但同时也受到各方面的限制：从汽水系统看，据《锅炉机组水力计算标准方法》的规定，省煤器出口焓值与给水饱和焓之差应不小于125.4kJ/kg，以避免在水平的非沸腾式省煤器的个别管子中发生水的沸腾现象，以及由此可能带来的汽水分层和管内积盐；从烟风系统看，省煤器出口烟温的降低会影响空气预热器对冷风的加热能力，导致热风温度的降低。 以某电厂四号锅炉[9]为例，改造省煤器后，在额定负荷下燃烧试验煤种时，烟气流速由8.8m/s降至8.05m/s；换热面积增加l025.2m2；传热系数由70.2W/（m2·K）降至47.12W/（m2·K）；排烟温度仅降低0.6°C。同时由于省煤器吸热量的增加使得空气预热器出口处热风温度降低3°C。 所以，通过改造省煤器来进行余热回收由于灵活性和适应范围的限制而未被广泛的采用。 3、低压省煤器 低压省煤器方案的主要特点：在尾部烟道安装低压省煤器，利用排烟余热加热低压加热器中的凝结水，从而将低压加热器中的抽汽排挤回汽轮机中继续向后膨胀做功。低压省煤器系统的换热形式类似于省煤器，但水侧的压力却远远低于省煤器的压力，故称其为低压省煤器。低压省煤器的安装使得汽机热力系统得到一份外来热量，节省了一部分抽汽，很好的回收了排烟热损失，提高了全厂的热效率。 低压省煤器系统图2所示，低压省煤器布置在电除尘器后的尾部烟道中，水侧采用串联方式连接在某两级低压回热器之间。 低压省煤器回收烟气余热的方式，在热力学上讲是最合理的，其优势主要有以下几点： （1）加装低压省煤器后不会影响原汽机热力系统；（2）对于配备有独立脱硫装置的电厂，加装低压省煤器后烟气温度的降低可使脱硫塔内的水耗减少，达到节水的目的；（3）使用低压省煤器可以灵活地调节锅炉排烟温度，夏季可以使排烟温度稍微低一些，冬季则可以稍微高一些，防止低温腐蚀；（4）低压省煤器系统的投资费用较上述烟气余热回收方式要少很多。 | ||||||||||
三、参考文献 [1]杨广仁.锅炉烟气余热的回收利用[J].油气田地面工程,2004,(9). [2]吴洪春.工业锅炉节能的方向和指标[J].煤炭技术,2004,(9). [3]王智民.天然气锅炉烟气余热回收与效率[J].区域供热,2003,(4). [4]樊泉桂,阎维平. 锅炉原理[M].北京:中国电力出版社,2004. [5] 赵鹏高,马果骏,王宝德. 石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺不宜安装烟气换热器[A].吉林:中国电力企业联合会环保与资源节约部,2005. [6]钟毅,高翔,霍旺. 湿法烟气脱硫系统气-气换热器的结垢分析[J].动力程,2008,(02) [7]金文成.陈廷章.徐杰英 2×315 MW机组低温省煤器的改造方案研究 [期刊论文] -河南化工2013(10). [8]孙杰.尹金亮.白炎武.王冠文.闫水保.张全 一种锅炉烟气余热利用的高效循环系统分析 [期刊论文] -热力发电2013(8). a级防火软膜天花 [9]张灿 低负荷和燃用高硫煤对烟气余热回收系统运行的影响分析 [期刊论文] -节能2013(8). [10] 何翊皓.李必正.朱青国.刘建江.陈正东 烟气余热回收利用节煤效益计算方法研究 [期刊论文] -动力工程学报2013(8). [11]周武.向朝晟.李键 火力发电厂锅炉尾部烟气余热利用技术 [期刊论文] -东方电气评论2012(1).金属槽筒 监控 [12]梁著文 烟气余热回收装置的利用 [期刊论文] -沿海企业与科技2010(10). [13] 周少祥.邹文波.胡三高.梁双印 基于热力学第二定律的余热资源定量分析方法 [期刊论文] -动力工程学报2013(10). [15]张建福.赵钦新.王海超.张知翔.周津炜 烟气余热回收装置的参数优化分析 [期刊论文] -动力工程学报2010(9). [16]张润盘.董丽娟.辛建华.赵荣中.田宇 锅炉烟气余热利用方案研究 [期刊论文] -热力发电2013(11）. 背板制作 [17]Luis M. Romeo，J. Carlos Abanades， Jesús M. Escosa， Jara Pa？o， Antonio Giménez. Oxyfuel Carbonation/Calcination Cycle for Low Cost CO2 Capture in Existing Power Plants[J]. Energy Conversion and Management，2008，49：2809-2814. [18]Zhelev T.K.， Semkov K.A.， Cleaner Flue Gas and Energy Recovery through Pinch Analysis[J]，Journal of Cleaner Production，2004，12：165-170. [19]R. Saidur ，J.U. Ahamed， H.H. Masjuki， Energy， Exergy and Economic Analysis of Industrial Boilers[J]，Energy Policy， 2010，38：2188-2197. | ||||||||||
四、毕业设计所使用的方法 本课题采用文献研究法和案例分析方法进行研究。 先通过文献研究法全面正确的掌握近年中国火力发电厂在锅炉余热回收利用的状况，再用案例分析法，通过对其中一些典型的分析与研究试图寻余热回收效率较高的方法策略。 | ||||||||||
石墨烯供暖设备五、指导教师指导意见 指导教师签名： 年 月 日 | ||||||||||
本文发布于:2024-09-22 04:30:26，感谢您对本站的认可！
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