350MW超临界锅炉机组烟气余热再利用技术

陈秉元

摘要：环境问题和能源问题是当前全球面临的重大问题，锅炉机组烟气对环境污染程度较为严重，还造成了大量的热量浪费，因此，开发锅炉机组烟气余热利用技术有利于缓解环境和能源问题。文章从原理、LGGH系统和技术方案三个方面对350MW超临界锅炉机组烟气余热再利用技术进行了分析。

关键词：350MW；超临界锅炉机组；烟气余热；再利用技术；环保节能 文献标识码：A

中图分类号：TK227 文章编号：1009-2374（2017）07-0125-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.059

热污染是一种新型的环境污染，对人类的生存和发展造成了严重威胁。热污染是各种余热造成的环境污染，来源于工农业生产和人类生活，例如：工业生产中使用的工业锅炉将余热直接排放到环境当中，造成的环境污染，严重破坏了生态系统。余热不加以利用就会造成环境污染，如果加以利用，不仅保护了环境，还提高了能量利用效率，此外，还能够有效改善生态环境，促进工农业生产和生态环境协调发展。

1 350MW超临界机组概述

本文研究的是某电厂350MW超临界机组#1、#2锅炉。锅炉型号为HG-1163/25.4-PM1。该锅炉为超临界变压直流炉，单炉膛、一次中间加热，燃烧方式为前后墙对冲布置，设置了平衡通风系统和固态排渣通道，锅炉整体为钢结构框架，属于Ⅱ型全悬吊结构锅炉。锅炉采用的燃烧器为低NOX旋流式煤粉燃烧器，燃烧过程中采用的技術为分级燃烧和浓淡燃烧技术，此种燃烧技术在降低NOX排放量和锅炉负荷方面发挥着重要作用。锅炉启动系统采用内置式分离启动系统，运行过程中调节负荷的方式为调整燃料和水的比例，在燃料和水配比合理的情况下，再借助于一、二级减温水，则可以有效调整主蒸汽温度。对风烟系统而言，采用的是单列设计方式，动叶可调轴流送风机、可调轴流一次风机和双级动叶可调轴流引风机各一台，另外配置了一台三分仓回转式空气预热器。

2 烟气余热利用技术原理

烟气余热利用主要是对烟气进行加热，然后再次利用，具体做法是在锅炉空预器后的烟道中与凝结水回路并联布置烟气加热器，从低压加热器系统端口入水，经烟气换热器加热后，再与低压加热器出口的凝结水汇合在一起。在烟气加热过程中，进水量的切换和调整是通过电动调节阀实现的，目的在于确保两种凝结水的温度一致。

3 余热利用方式的评价分析

3.1 余热的直接利用

余热的直接利用方式有四种，分别为预热空气、干燥、生产热水和蒸汽、制冷。预热空气利用的是高温热交换器，借助于高温烟气对锅炉的空气进行加热，从而有效提高锅炉燃烧效率，并有效节省燃料。鉴于此，预热空气在金属冶炼过程中被广泛使用。干燥则是利用锅炉中排出的高温气体干燥一些材料和零部件。生产热水和蒸汽主要是利用锅炉中的中低温余热，目的是为了满足工艺生产和生活需要，因此，可以发挥应有的积极作用。制冷则主要是利用锅炉的低温余热，并且借助于吸收式制冷系统，对周围环境进行制冷或者空调。回收中低温余热资源时直接利用余热不利于提高热回收效率，鉴于此，开发一种新型余热利用方式才能够有效提高余热利用效率。

3.2 余热发电

余热能够应用于发电当中，科学利用热能转电能技术，可以将工业生产和生活中的余热转换为电能。热能转电能技术大大提高了余热利用效率，并且有效保护了环境。余热发电分为三种主要方式：汽轮机组发电、燃气轮机组发电和有机工质循环。汽轮机组发电主要是利用余热锅炉产生蒸汽进行发电，能够大大提高能源使用效率，目前，在钢铁、电厂、制造行业等得到广泛应用。燃气轮机组发电则是利用高温余热，借助于加热工质推动燃气轮机组做功，从而完成发电。有机工质循环发电则利用有机工质进行发电，有机工质特点是低沸点，比如正戊烷等，这些有机工质进行朗肯循环，完成发电过程。该项发电技术主要应用于各种低温热能发电领域。

3.3 余热的综合利用

余热综合利用不同的方法进行余热回收，进而实现能量的梯级利用。常见的余热综合利用方式为燃气轮机的高温排烟余热，余热不仅可以用来发电，还能够用于生产工艺加热和热泵的供热。余热的综合利用可谓是余热利用的全新变革，利用效率得到极大提高。

4 LGGH烟气余热利用系统设计组成

4.1 LGGH烟气余热利用系统

LGGH是一种再热装置，主要用于烟气余热回收，该装置是一种新型装置，在除尘、脱硫提效和节约设备占地方面发挥着重要作用。LGGH主要是利用热媒水，以高/低温换热器作为转换介质，科学进行热量交换，从而有效降低电除尘入口烟气温度，最终提高脱硫后的净烟气温度。

4.2 系统布置和组成

LGGH系统是一种烟气余热回收系统，通常安装于除尘器前，主要组成部分是烟气余热回收装置（以下简称Ⅰ级热回收器）和烟气余热再热装置（以下简称Ⅱ级热回收器）。在除尘器前的水平烟道内安装热回收器受热面管束，每台锅炉配置两台热回收器。在脱硫塔的水平烟道内安装加热器受热面管束，每台锅炉配置一个再加热器。LGGH系统在烟气余热利用方面发挥着重要作用。

锅炉原烟气的流程为：锅炉→空气预热器→Ⅰ级热回收器→除尘器→吸风机箭头→脱硫吸收塔→Ⅱ级热回收器，最后到烟囱。烟气经过这一流程后释放的热量可以用来加热脱硫后的热气。锅炉烟气余热回收采用的是气—水换热器方式，在除尘器进口水平烟道上布置Ⅰ级热回收器，主要考虑锅炉烟气余热回收装置的进出烟气能够均匀流动，不影响除尘器内的烟气流动效率和除尘器自身的除尘效率。Ⅱ级热回收器布置在脱硫塔的水平烟道上，主要考虑锅炉烟气再热装置进出口烟气能够均匀流动，确保脱硫效率。

5 烟气冷却器加热方案

烟气冷却器加热方案一共有三种，加热凝结水、冬季加热热网水和夏季加热制冷驱动热水和加热热网水，分别适用于纯发电机组、冷热电三联供机组以及热电机组。下文对烟气余热利用技术方案进行分析：

5.1 加热凝结水

冬季寒冷季节，热网加热器中疏水冷却器冷源，可以由机组凝结水充当，机组凝结水是凝结系统中分流出来的，从而使得凝结系统中低压加热器凝结水量减少，提高加热器温度。

5.2 冬季加热热网水和夏季加热制冷驱动热水

上述方案中加热热网水、加热制冷驱动热水，分别适用于冬季和夏季，才能够确保均有足够的冷源回收烟气余热，锅炉烟气冷却器的进水量是通过调节阀调节的。一般情况下，保证烟气出口和管壁温度，调节换热器的进水量可以利用支路上的调节阀，实现对锅炉烟气换热器出口烟温的有效控制，最大限度提高余热资源的利用效率。该方案中烟气冷却器供回水装置结构示意图，如图1所示：

6 结语

综上所述，锅炉余热资源的利用能够有效提高锅炉燃烧效率，还能够保护自然环境。当前350MW超临界锅炉机组烟气余热利用当前使用方式主要是直接利用、余热发电和综合利用，开发的LGGH系统更是为余热利用方案提供了巨大的发挥空间。余热利用不仅是当前的热点话题，也是未来发展趋势，对于开发者而言，要不断努力，开发更多新型的余热利用技术，不断提高能源利用效率，缓解能源紧张和能源使用成本高的问题。随着科学技术的发展，能源问题将会是全球首要关注的问题，因此开发余热利用技术具有重要意义。

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（责任编辑：王 波）