循环流化床锅炉烟气余热的利用

范飞

摘  要：循环流化床锅炉会产生大量的烟气，如何实现对烟气余热的二次利用是该领域人员尤为关注的问题。本文主要分析了循环流化床锅炉烟气余热利用情况，目的是进一提高资源利用率，为企业带来更多的经济效益。

关键词：循环流化床锅炉;烟气;余热;利用措施

循环流化床锅炉排烟温度远远高于设计值。面对燃煤价格的日渐升高，不少火电厂纷纷调整燃煤结构降低生产成本。但是调整后锅炉排烟温度上升，锅炉热效率不高。因此就需要研究人员加强对循环流化床锅炉烟气余热利用措施的研究。

1.項目分析

本次研究的火力发电厂为2×135MW超高压双轴供热机组，有循环流化床锅炉两台，规格为440/t。该锅炉的原设计为燃烧烟煤，经过改造后使用的煤质为全烧褐煤，但是锅炉在运行中存在排烟温度过高等问题。发电厂管理人员为了降低排烟损耗，进一步提高燃煤利用率，实现经济效益和社会效益的最大化，准备采用“相变换热烟气余热回收系统”对其进行改造。

2.余热回收系统整体介绍

低压省煤器是传统余热利用系统常见形式，该结构一般的省煤器较为相似。低压省煤器与汽轮机组系统低压部分相连接，低压主凝结水是内部流过的主要介质，水侧压力较低因此被称为低压省煤器。结合本次研究的项目案例及其余热回收技术的有关要求，所设计的相变余热回收系统如图1所示。相变换热器、连接管道、相变换热器以及温度控制系统等是相变余热回收系统的主要构成部分。原锅炉烟气系统尾部且空预器后面安装相变换热器，并将一套换热装置安装在除尘器之前烟道部位。该装置的主要作用是对烟气中的热量进行回收，促使排烟温度降低。相变换热汽包作为一种相变换热器，与主凝结水系统并联，可以使用相变换热器介质热源对抽出的部分凝结水进行加热。

3.余热回收系统优势

3.1适用性更强

相变余热回收系统与传统的低压省煤器相比较，该系统的适用性更强。余热回收系统中的第一设计参数为相变换热器高出烟气酸露点的换热器最低壁面温度，该设计参数下可以避免换热面出现腐蚀和结露问题。换热器受凝结水温度的影响可以在相变换热汽包下得以有效解决，此时相变换热器可以允许温度较低的凝结水进入，而不需要额外考虑换热器被酸腐蚀的问题。

3.2可避免凝结水泄露无法运行问题

相变余热回收系统可有效避免凝结水泄露导致无法正常运行的问题。该系统与传统的低压省煤器相比较，部分或者全部的凝结水会从低压给水加热器中引出，并进入到相变换热汽包。锅炉尾部的相变换热器含有的换热介质水不多，因此可以有效解决传统低压省煤器管道被腐蚀，导致凝结水渗漏促使机组不能正常运行的问题。除此之外，相变余热回收系统与传统低压省煤器相比，可以在对换热器表面温度进行控制的情况下，解决换热器积灰和被腐蚀问题，能确保机组运行得更加平稳。

3.3可明显提高热效率

相变余热回收系统中可以有效发挥换热器的相变技术，不管是换热效率还是换热强度与传统低压省煤器相比均得到了显著提高，传热效率非常大。加上相变换热器还可以对换热器最低壁面温度进行控制，确保壁面温度适应传热负荷、煤质和机组等的变化，在此情况下不管是壁面温度还是排烟温度都可以保持相对稳定状态。

4.改造方案分析

4.1选择合适换热器

现阶段市场长较为普遍的换热器为螺旋翅片管换热器。该类型的换热器在管内为液体或者气液两相工质，管外为气体的情况下最为适用。螺旋翅片管换热器可以强化管外气流扰动，将换热面积作用明显增大，因此具有较强的传热效能，可明显节约能源。加上该类型的换热器在结构上更为紧凑，金属使用量较少，因此与传统省煤器相比运行费用上更加节约。本次研究的工程案例，结合公司实际发展情况和锅炉余热回收技术相关阐述，并参考造价、换热器传热和阻力等情况，选择的换热器为螺旋翅片管换热器。

4.2选择合适热力系统

250Pa为相变换热器设计阻力，热力系统的具体设计情况如下，相变余热回收系统中冬季工况中凝结水从JD.2低压加热器出口引出，此时凝结水温度为75℃，230.5t/h为凝结水流量，加热凝结水到100℃，并接入从JD.3低压加热器入口凝结水管道。夏季工况中凝结水从JD.2低压加热器出口引出，此时凝结水温度为82.9℃，260.4t/h为凝结水流量，并接入从JD.3低压加热器入口凝结水管道。相变换热器在锅炉尾部，除尘器之前，空预器之后布置在冬季工况中烟气温度由原来的150℃下降到122℃，夏季工况中烟气温度由原来的155℃下降到127℃。水为相变换热器中换热介质，该介质可以在低压换热过程中吸收烟气余热，促使水升温，随后再自然对流到相变换热器中，并与凝结水结合实现换热。该上述热力系统中相变换热器进口水温与烟气酸露点温度相比，前者高出后者8℃，在入口水温检测上换热器入口水温自动调节取代了之前的人工调价凝结水管路上电动调节阀门的监测模式，可实现热力系统的自动化调节。

4.3科学布置相变余热回收系统

相变余热回收系统在布置位置不一样的情况下，对整个锅炉排烟余热回收利用系统的安全性和经济性是不一样的。本次研究的案例锅炉尾部烟道空间有限，因此在空气预热器和除尘器两者之间，锅炉空预器出口位置布置相变换热器。风机上方布置相变换热汽包。两者按照以上方式布置可以将锅炉尾部已有的混凝土支架和钢架充分利用起来。此外，相变余热回收系统中相变换热器中的水可以将锅炉排烟余热吸收掉一部分，促使排烟温度降低，随后再自然对流到相变换热汽包中加热里面的凝结水。锅炉排烟余热间接加热凝结水后，温度会上升随后再返回进入低压加热系统。此时烟气余热会后加热凝结水可以取代低压加热器的作用，并成为汽轮机热力系统中非常重要的组成部分。由此可见该热力系统中在燃料消耗量不变的情况下可以确保机组获取更多的电功，提高机组运行的经济性和稳定性。

4.4科学设置吹灰系统

吹灰器因其形式的不同可以被分为多种，其中吹灰效果最佳的为蒸气式机械吹灰器，激波吹灰器和声波吹灰器则在经济上占据优势，在安全性上占据优势的又以声波吹灰器为佳。本次所研究的项目整合多方面因素考虑选择的是声波吹灰器，不仅具备经济性有具备安全性。

4.5做好防腐措施

上文中提到只要确保低温受热面金属壁温度超过烟气酸露点温度8℃就可以有效避免低温腐蚀问题。因此换热器吸热段进口介质温度要一致大于110℃，确保受热面金属壁温度超过烟气酸露点温度8℃，可有效避免换热器不被腐蚀。

5.结语

综上所述，以上就是本文以某个火电厂为案例分析的如何利用好循环流化床锅炉烟气余热的问题，希望通过本文的研究可以对该领域的研究起到一定的帮助。

参考文献

[1]  彭烁，周贤，李启明.330MW循环流化床机组烟气余热回收方案研究[J].能源与节能，2018，000（008）：2-7.