烟气余热回收技术在热电厂中的应用

那永帅

（大连市热电集团有限公司，辽宁 大连 116011）

随着目前煤炭价格上涨，水电、核电及其他新型能源迅猛发展，传统火电企业正面临着既要在煤炭价格上涨中提高效益，又要完成节能减排任务的严峻考验。对火力电厂来说，锅炉的排烟热损失是最大的热损失。一般热电企业所采用的中、小型锅炉，为保证露点腐蚀温度，排烟温度较高，可达120～180℃，随着使用时间的提升，可能导致锅炉效率降低，排烟温度会更高。一般来说，锅炉的排烟温度每升15-20℃，锅炉效率大约降低1%。烟气余热回收技术针对排烟温度高，排烟热损失大的问题，通过吸收烟气余热降低排烟温度，提高锅炉效率。

1 烟气余热利用方向

从烟气中回收的余热，可用于加热电厂生产过程中需加热的工质，如干燥物料、加热空气、加热湿烟气、加热除盐水和凝结水、加热供热高温水等。

（1）利用烟气余热干燥物料。可采用类似于滚筒冷渣器的回转筒体结构，筒体内置螺旋片推动物料前进，外部通过流通经烟气余热加热过的除盐水，起到加热、干燥物料的作用。

（2）利用烟气余热加热空气或湿烟气。以除盐水为媒介，将吸收的热量加热助燃风，提高热利用效率；或利用回收的热量加热脱硫塔后湿烟气（即MGGH），提高烟气温度，实现烟气消白目的。

（3）通过回收烟气热量加热热网高温水用于水网供热，降低耗汽量，达到节能目的。

（4）利用烟气余热加热除盐水、凝结水等，提高水温，降低发电生产过程中耗汽量，提高全厂的热效率。

（5）通过烟气余热利用装置可以降低静电除尘器入口烟温，提高静电除尘器效率。

烟气余热回收装置加热方式主要有两种：①直接加热方式，即安装低温省煤器或与其类似换热设备，使烟气与工质通过换热器进行热交换，该方式换热直接，投资较少，但排烟温度不宜过低，若需降低到露点以下温度，需考虑特殊换热器材质。②间接加热方式，烟气和闭式循环工质在换热器中吸收热量后，吸收余热的工质进入另一个换热器释放热量，如热管、复合相变。

2 烟气余热回收技术

2.1 热管技术

热管利用了热传导原理与工质在相变过程中吸收或释放潜热原理，将热量高效快速的传递出去，其导热能力超过任何已知的金属。热管包括管壳、吸液芯、端盖（或封头）和工作液体，将热管内部灌注适量的工作液体，并抽成 1.3×（10-1～10-4）Pa 的负压，毛细多空材料构成的吸液芯紧贴热管内壁，在吸液芯中充满液体后，将热管密封。热管两端分别是蒸发段（加热段）和冷凝段（冷却段），根据具体应用场景，在热管合理布置绝热段。当蒸发段受热时，热管中的工作液体吸热蒸发汽化，蒸汽在压差作用下流向另一端，释放出潜热并凝结成液体，凝结的液体因毛细里作用，再沿吸液芯回流至蒸发段继续吸收热量，形成闭式循环。热管中的工作液体不断流动，同时在两端不断吸热放热，实现热量的传递。

热管具有以下基本特性：高导热性；出色的等温性；热流密度可变性；热流方向可逆性；热二极管与热开关性；恒温特性；很强的环境适应性。这些特性保证了使用热管的换热设备具有几个特点：①与一般设备比较，热管更安全、可靠，可实现长期连续运行。②热管管壁的温度可根据实际使用情况进行调节，实现运行期间热管表面温度在露点以上，防止露点腐蚀。③冷热段布置灵活。④热管换热效率高节能显著。⑤热管式换热设备可采用分离式设计，装置的受热段和放热段可视现场情况而分开布置，使设备和系统设计更灵活。热管寿命影响因素很多，主要包括以下3个方面：管中产生不凝性气体；工作液体性质恶化；管壳材料腐蚀。烟气余热利用技术中，热管式换热器相对于其他两种成本最高，热管质量直接影响换热器寿命和换热效率，若热管质量差，会导致运行维护成本增加，换热器效率下降快，使用寿命大幅减少，因此采用热管技术必须严格控制热管质量。

2.2 低压省煤器技术

低压省煤器装在锅炉尾部烟道，结构与一般省煤器类似，均为表面是换热器，主要部件包括受热面蛇形管、箱板、清灰器和进出口联箱组成。为防止受热面结垢腐蚀，低温省煤器一般加热除盐水或凝结水等软化水。加热凝结水，可以替代部分高加作用，节约用气量；加热除盐水可提高除氧器入口水温，也可以利用除盐水作为中转媒介，加热其他工质。

3 复合相变换热器技术

复合相变换热器技术是将原来热管换热器中一根根相互独立的热管，构造成整体热管。换热器在加热段吸收烟气中热量，使管内水蒸发，上升至冷凝段后，释放潜热凝结成水，依靠重力回流至加热段，形成自然循环，通过水-水蒸气反复“相变”，吸收释放潜热，到达热量传递的目的。通过“相变段”温度的调节，对受热面（即烟气侧）最低壁面温度进行控制，防止其产生露点腐蚀，整体可实现闭环控制，配合自动化控制系统实现无人值守。

复合相变技术具有几个特点：①将高温烟气与低温水分开，给谁的温度不受烟气酸露点的限制。②利用相变过程进行换热，换热系数比较高。③壁面温度恒定，壁面温度不在取决于给水温度。④控制系统比较简单。⑤被加热水的出口水温低于出口烟气温度的限制，被加热水的出口水温将低于出口烟气温度。复合相变换热器与其他换热器相比，从传热机理上讲更容易实现自动控制，能做到在运行过程中自动控制壁面温度，在确保安全运行的基础上最大的回收烟气中的余热。

4 结语

目前，烟气余热回收利用已有大量理论研究和工程应用案例，安装烟气余热回收装置，可以有效提高全厂的热效率，达到节能目的，同时也可利用烟气余热税收装置，提高电除尘器效率，或加热脱硫塔后湿烟气，起到消白作用，配合电厂环保设施达到减排目的。