烟气余热回收技术在电厂中的应用

李会涛

摘 要：介绍了电厂烟气余热回收利用技术，酸露点的计算方法。利用烟气余热加热除盐水，把锅炉尾部烟气温度降低到接近酸露点，最大程度的提高锅炉效率，降低煤耗，增加发电量，降低CO2与SO2排放以达到节能与环保目的。

关键词：节能 酸露点 烟气余热利用

中图分类号：TK09 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（a）-0131-02

在电厂锅炉各项热损失中，排烟损失占锅炉总热损失的比例最大。在高参数电厂锅炉中表现更为明显，排烟损失占锅炉总热损失的40%～50%，甚至更高。因此，降低排烟温度，提高锅炉热效率，对电厂的节能减排有重要意义[1]。

1 锅炉烟气余热回收利用技术

有多种方法可以降低锅炉排烟热损失。从运行方面来讲，燃用设计煤种或适宜实际运行的煤种，保证锅炉燃烧良好，保持稳定、适当的锅炉出力，保持受热面清洁、定期除灰，降低过量空气系数、减少漏风，都可以有效地降低排烟损失。由于目前公司运行管理良好，从锅炉的运行、检修、试验、检测等管理方面已无更大的节能空间。采取新的节能技术，例如尾部烟道增设余热回收换热器的方法才能进一步突破节能瓶颈。

1.1 余热回收换热器

烟气温度每降低15 ℃，锅炉热效率提高1%。但烟气温度不能低于酸露点，否则会发生结露腐蚀，为应对锅炉负荷波动及燃烧煤种的变化，换热器壁面温度应做到可以调控[2]。

换热器的壁面温度做到可控可调，实际运行时换热器最低壁温控制值应参照用户实际所使用燃料的烟气酸露点作相应变动，通过调节经过换热器的除盐水的量，控制换热器放热段的放热量，达到控制换热器的壁温的目的。

换热器利用烟气余热可以加热除盐水、凝结水或者空气。换热器的安装位置较为灵活，如果安装在空气预热器之后、除尘器之前，即可以降低排烟温度，又可以起到保护除尘器的目的，特别是对布袋除尘器有明显的保护效果。

运行过程中，烟气中的飞灰对换热器磨损比较严重。防止换热器被飞灰磨损的方法：（1）增大换热器进出口烟道截面积，减少平均流速。考虑到积灰、阻力、迎风面的灰分硬度和换热效率的综合影响，一般将换热器的烟气平均断面流速控制在7～10 m/s之间；并设计断面速度梯度，避免底部积灰；（2）采用导流板或防磨瓦。具体操作是适当增加导流板以防止烟气走廊的产生，在前两排（沿烟气方向）加装防磨瓦，在前三排（沿烟气方向）采用防磨翅片，减少飞灰颗粒对换热管道的直接冲击性磨损，延长换热器的使用寿命。（3）增加管材厚度，防止管子被飛灰磨穿。（4）选用耐腐蚀材料，比如ND钢（09CrCuSb），它具有较强的抗低温腐蚀能力，力学性能与碳钢相当[3]。

1.2 酸露点计算

如果安装于锅炉尾部的换热器受热面的最低壁温低于烟气的酸露点，将发生严重的酸露腐蚀和堵灰，影响锅炉安全运行。所以，换热器的壁面温度必须控制在酸露点之上，在保证受热面不结露的前提下降低排烟温度。

酸露点计算根据《锅炉机组热力计算标准方法》经验公式：

考虑到灰分对于酸露点的影响，我国广泛的使用此经验公式。

其中：

tld为纯水蒸汽露点温度；由水蒸气表查取或者按照下式计算：

为烟气中水蒸气体积分数，%；

Szs为燃料折算硫份，kg/kJ。

Azs为燃料折算灰分，kg/kJ。

式中：Sar，Aar，Qar，net，p分别为收到基硫分，收到基灰分及低位发热量；β为与炉膛出口的过量空气系数有关的常数。

2 节能环保效益

电厂锅炉利用烟气余热回收技术，可以提高锅炉热效率，降低煤耗，增加发电量，减少二氧化硫等有害气体排放。

以一台蒸发量为75 t/h循环流化床锅炉为例，尾部烟气流量为136000 Nm3/h，通过烟气余热回收换热器，将尾部烟气由146 ℃降低到125 ℃，降低幅度21 ℃，回收的热量全部用于加热除盐水。

2.1 回收的热量

（kW）

式中：Vg为烟气流量，Nm3/h；

为烟气密度，取1.295kg/Nm3；

为烟气比热，取1.12 kJ/（kg·℃）；

ΔT为换热器前、后排烟温度温差，℃；

为设备保热系数，取0.98；

为换热器回收热量，kW。

2.2 等效标煤量

式中：为换热器回收热量，kW；

H为设备每年运行小时数，取4320 h；

为标煤的发热量，kcal/Nm3；

为锅炉效率，取89.92%；

860为“大卡”和“千瓦时”单位转换系数。

应用换热器技术进行节能改造后，回收了原直接排放烟气中的热量1128 kW，相当于年节约标煤666 t（按年运行4320 h计）。

2.3 引风机增加的能耗

由于在烟道中增加烟气回收装置，增加了系统的阻力，所以必然会增大引风机的能耗。

（1）引风机增加的能耗为：

式中：为引风机增加的烟气阻力，Pa；

为烟气流量，Nm3/h；

为引风机效率，取75%；

（2）增加的耗电量为15.11 kW，占总节能量的1.33%。

（3）增加的年总耗电量E为：

·

式中：为引风机增加的能耗，kW；

H为设备每年运行小时数，取4320 h。

2.4 循环经济效益分析

应用余热回收技术进行节能改造后，回收了烟气余热，提高了锅炉整体热效率，节省了燃料消耗，从而降低了二氧化碳和二氧化硫的排放。

（1）节约原煤量G：

式中：为换热器回收热量，单位：kW；

H为设备每年运行小时数，取4320 h；

为原煤的发热量，单位：kCal/kg；

为锅炉效率，取89.92%；

860为“大卡”和“千瓦时”单位转换系数。

（2）二氧化碳减排量Nco2

式中：为收到基全碳；

为二氧化碳的分子量；

为碳的分子量。

（3）二氧化硫减排量Nso2

式中：为收到基全硫；

为二氧化硫的分子量；

为硫的分子量。

（4）经济效益分析。

如果按照标煤价格900元/吨计算，该锅炉年节能经济效益和社会效益如表1所示。

3 结论

电厂锅炉烟气温度的降低幅度不是随意的，烟气温度需要控制在酸露点之上。只要能够充分利用限制范围之内的余热，就可以对电厂的经济效益有很大的提高。采用余热回收利用技术有效的回收锅炉尾部烟气余热，降低煤耗，提高锅炉热效率，增加发电量，降低二氧化碳与二氧化硫的排放量，达到节能与环保的目的。

参考文献

[1] 冯俊凯，沈幼庭，杨瑞昌.锅炉原理及计算[M].北京：科学出版社，2003.

[2] 梁著文.烟气余热回收装置的利用[J].沿海企业与科技，2010.

[3] 刘媛.锅炉尾部烟气余热利用[J].科技资讯，2010