电厂锅炉排烟余热利用技术的应用

张世建

摘要近年来，我国能源结构进行了科学合理的调整，使得一些新能源的利用有效促进了经济社会的可持续发展。火力发电作为我国主要的发电方式，技术得到了长足的进步，在此基础上，如何进一步提高热力循环效率成为新的课题。文章从预热凝结水方面、预热一、二次风方面、区域制冷供热方面、利用烟气余热干燥褐煤方面就电厂锅炉排烟余热利用技术进行了探讨，以期能继续提高电厂热力循环效率。

关键词火力发电厂；锅炉排烟；余热利用；制冷供热；热力循环效率

中图分类号：TK229 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）12-0125-01

节能减排是社会主义现代化建设的重要举措，在这个大背景下，煤炭价格越来越高，以煤炭为能源的发电企业的亏损也更加严重。为此，如何更有效率地利用煤炭燃烧产生的热能，提高发电企业的全场热效率，成为一个极有价值的课题。

对于已经投入到运作中的锅炉来说，排烟温度的降幅通过燃烧优化是很难大幅度降低的，改造省煤器和空气预热器因为受到空间限制，使得排烟温度的降幅也很小，同时，尾部受热面的低温腐蚀也大大减少了排烟温度的降幅。因此，原有锅炉系统以外的排烟余热回收系统成为节能降耗的首选。

1电厂锅炉排烟预热未被利用的原因

1.1 排烟温度低

在采用常规换热器的情况下，温压较小，但传热面较大，须在有限的空间内布局多而密的管，这就可能引起烟气流通补偿，引风机动力消耗大，经济投入多。近年来，热管式换热器开始得到普及，具有热流密度高、热阻小的优点，能满足较大的换热量需求，是有效的节能设备。

1.2 燃煤中含有硫

燃煤中含硫时，燃烧会生成SO3，SO3可与烟气中的水蒸气相结合形成酸性物质并粘附在管壁上，对其造成强烈腐蚀，腐蚀最严重的区域一般有2个：1）壁温为水露点附近区域；2）壁温较酸露点低约15℃的区域。目前，对腐蚀的防治措施主要包括在换热器烟气侧执行外管外壁套金属管、降低过量空气系数等等。

2电厂锅炉排烟余热利用技术分析

2.1 预热凝结水

该方式借助于排烟余热使凝结水升温，然后提高给水初温，最终使得热力循环得到改善。所采用的加热方式主要有2种：1）直接加热，利用回热加热器使凝结水与烟气进行热量交换，将部分烟气引至主凝结水加热器，对部分凝结水进行加热，并作为最后一级低压加热器的旁路；2）间接加热，这种加热方式是借助于烟气回热加热器以及水水换热器，让加热器里面的闭式水以及烟气进行充分的热量交换，接着，借助于水水换热器，让内闭式水以及凝结水进行充分的热量交换，最后传送给主凝结水系统热量。

2.2 预热一、二次风

预热一、二次风的具体方法为：借助于除盐水来降低脱硫吸收塔入口处的烟气温度，直到温度降至85℃时，再通过从烟气中吸收的热量来加热一、二次风，从而使得进入空预器前的冷风温度升高。可利用烟气余热利用型暖风器代替传统的低压抽气蒸汽暖风器，减少辅助蒸汽的使用量，节省出的这部分辅助蒸汽可用于提高机组发电量。这种方式的整体设计难度较小，对空预器等器件的影响也较小，并且容易实施操作。

2.3 利用烟气余热干燥褐煤

褐煤是发育不完全，介于泥炭与真正煤之间的煤炭。这种煤炭的热值比较低，水分的含量比较大。在部分欧洲国家，褐煤是火力发电厂的重要燃料，如在希腊，褐煤可占发电厂总燃料比重的50%甚至更高。利用烟气余热干燥褐煤，其原理在于利用倾斜、可回转的圆筒体，从上端加入湿物料，下端收集干物料。热烟气由一端进入，另一端排出，在干燥物料的同时降低了出口的烟气温度。

从国内外的褐煤干燥实践案例来看，采用以上处理工艺后，褐煤的水分能降低至15%，燃煤量可减少30%左右，锅炉效率提高1%~2%，送风机、引风机电耗降低约30%。

2.4 区域制冷供热

有制冷需求或者供热需求的地方，可以把烟气余热当成制冷机的热源，进行相关的制冷工作。供热可以借助于防腐蚀材料的换热器，为水暖系统提供循环水，这样一来，可以避免常规热网加热器对加热蒸汽量的大量消耗，增加整体的发电量，提升整体的热能效率。电、热、冷3种产品的联合生产，这样的方式符合能源梯级合理利用原则，在国外应用也较为广泛。

3工程应用实践

3.1 工程概况

某火电机组机组容量为1×900MW，以硬煤为燃料，省煤器出口烟气温度为387℃，流量为925.305 kg/s，脱硫吸收塔入口烟气温度为85℃。

3.2 烟气余热回收后换热器利用方案

该工程的烟气余热利用技术分2级。

第一级是在省煤器出口抽取部分烟气，然后对凝结水进行加热。这一工序完成后，烟气内热量能够回收至35MW，在保持空预器进口烟温、出口烟温与二级换热器出口空气温度的情况下，锅炉效率能够超过93%。

第二级通过除盐水将脱硫塔进口的温度降低至85℃，再利用除盐水处理一、二次风，使进入空气预热器的空气温度变高，防止出现低温腐蚀。同时，进风温度的提高和排烟温度的下降也会减少锅炉排烟的热损失，从而提高锅炉热效率。

通过以上处理步骤，最终使得机组的煤耗总量降低了3 g/kWh，脱硫塔节水39 t/h，实现了全厂净效率45.6%的指标。

4结束语

烟气余热在利用的过程中做到热尽其用，就必须根据热用户的实际需要，根据热能品位选择利用方式。在低温烟气余热利用中采用有机朗肯循环。则是利用余热源来加热中间介质，获得高于大气压力的蒸汽，让它在透平机或者其他膨胀机里做功回收动力。烟气余热利用理论与实践案例在近年来均有了极大进展，从本文分析可见，利用锅炉余热能够产生客观的经济与环境效益，是节能减排，增加企业效益的体现，为提高能源利用率，减少发电企业亏损提供了更有效的途径。

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