人类社会的发展历程就是认识自然,适应自然,改造自然的过程。人类从起源之初,便开始了直接或间接的能源利用。能源产业为经济的发展提供了最重要的原材料和动力,所以一直倍受重视。社会发展至今,能源结构有了巨大的变化,不再是单一的化石能源,风能、太阳能、潮汐能、地热能等新能源的研究和应用也得到有利的发展。从新中国建立至今,随着国家社会日新月异的变化,我国的能源生产也同时得以紧步发展壮大。作为经济发展血液的重要基础产业,能源生产一直得到高度重视,60年的建国史同时也是能源生产能力不断发展壮大的历史。1954年至2008年,能源工业累计完成投资100945亿元,年平均增长14.7%[1]。2008年,我国能源生产总量达到26亿吨标准煤,比1949年增长108.5倍,年均增长8.3%。原煤产量由1949年的0.32亿吨扩大到2008年的27.93亿吨,增长86倍。1949年,发电装机容量185万千瓦,2008年末达到7亿多千瓦,发电量由1949年的43亿千瓦小时增加到2008年的34669亿千瓦小时,增长805倍。其中火电60286万千瓦,电力方面,60万千瓦、百万千瓦大容量高参数火电发电机组得到广泛应用。
但我国在能源的使用上,很长一段时间里,由于主观的意识和客观的设备的原因造成了很多浪费。近几年来,我国对能源产业的认识也逐步发展中,对以往粗放式发展所造成的能源浪费,在主客观上有了越来越多的反思和改进,“节能减排”这一与时俱进的主题被提上议程,成为未来很长一段时间内,能源产业发展和变革的目标,越来越多的资金投入和政策性关怀也体现出我国政府对此的重视。随着国民经济的快速增长和居民生活水平的提高,对能源的消费需求也逐步增长。电能因为传输方便等优点,常常作为能量利用中的媒介,属于二次能源。随着科技的发展,越来越多的发电方式被研究和应用于实践。但时至今日,在我国的发电厂构成中,火力发电仍占主导地位。火力发电是利用煤、石油、天然气等固体、液体、气体燃料燃烧时产生的热能,通过发电动力装置转换成电能的一种发电方式其生产过程中,以消耗燃料为代价,而作为一次能源的化石等燃料,储量限制肯定会反过来制约火电的发展。所以为了满足人民群众对电能的需求,而且还要从节能方面考虑,火力发电厂的节能问题都应该给予重视。在电厂中,由于燃料燃烧未被充分利用所造成的火力发电厂排烟温度过高,会带来能量的损失,这一直是一个困扰性难题。
在火力发电厂中,锅炉是整个生产线的核心,影响锅炉效率的各项损失中,锅炉的排烟热损失占比最大。对大中型锅炉,约为4-8%,影响排烟损失的因素为排烟温度和烟气容积。排烟温度过高,造成了火力发电厂煤耗增加,资料表明,一台400t/h超高压锅炉排烟温度每上升15℃-20℃,排烟损失将增加1%,标准煤耗上升3-4 g/kw/h[2]。以上调研结果表明,应当有效地降低排烟温度,以节约电站锅炉的煤耗,响应节能减排的国家政策。电站锅炉排烟是一个潜力很大的余热源,应该充分地将其利用起来,以减少损失,节约能源。
电源建设与电网建设不协调,发电能耗过高,发电污染排放严重等。一句话,就是我国电力工业“高投入、高消耗、高排放、难循环、低效率”的问题仍比较严重。为适应电力市场的快速发展和竞价上网,提高热力设备的运行效率、挖掘节能潜力已成为各电厂日益重视的课题。
1.2  烟气余热利用
在电厂中,锅炉排烟温度过高即锅炉余热问题一直是困扰着人们的一个难题。锅炉余热是电厂生产过程中由燃料燃烧及热能换热设备、用能设备和化学反应设备中产生而未被用尽的能量资源,造成了电力用煤的浪费,而且其数量极其可观。据统计,在火力发电厂中,锅炉的排烟热损失占锅炉总热损失的70%-80%。排烟温度每上升10℃-15℃,锅炉效率就下降1%,标准煤耗上升3-4g/(kW•h),从而造成了电力用煤的巨大浪费[3]。且排烟温度严重超温时往往会影响到预热器的安全运行,造成锅炉的事故停炉,增加检修及停机次数,影响发电机组的安全经济运行。所以,降低排烟温度对于节能降耗、提高锅炉的安全可靠性都具有重要的实际意义。
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