寒区锅炉烟气余热深度回收技术

王 方 王全福

（1、黑龙江建投城市设计有限责任公司，黑龙江 哈尔滨150025 2、黑龙江建筑职业技术学院，黑龙江 哈尔滨150025）

目前我国的能源利用仍旧以化石能源为主，根据我国能源的消耗状况，有研究指出目前的化石能源供给不足以支撑中国经济的快速发展[1]，而寒区集中供热领域恰恰是化石能源消耗的大户。同时根据统计，我国热电厂等燃煤锅炉的SO2气体及烟尘的年排放量非常大，这些污染物的排放严重影响了大气环境质量[2-3]。黑龙江省处于严寒地区，根据统计，截止到2018 年底全省集中供热蒸汽供热能力为4550t/h，热水供热能力为52234.2MW[4]，供热能力的逐步扩大，加剧了能源的消耗和环境的破坏，所以我们应当加大热源厂余热利用技术的研究与应用，以有效实现节能减排。本文将研究基于吸收式热泵设备的锅炉烟气余热深度回收利用技术。

1 系统整体搭建

锅炉烟气余热深度回收利用技术采用吸收式热泵设备来实现烟，热泵的驱动热源优先选择热源厂区内的蒸汽或高温热水，也可以选择燃气直燃驱动。整个工艺流程由烟气系统、余热水系统、热网循环水系统、蒸汽凝结水系统、除雾器冲洗系统、冷凝水回用系统、加药系统等部分组成。

2 各子系统介绍

2.1 烟气系统

如图1 所示，采用一台喷淋塔回收烟气的余热量，烟气通过管道连接由脱硫塔出口引入到喷淋塔入口，自脱硫塔下部进入塔体后自下而上流动，与由上而下的喷淋水进行热质交换，将热量传递给喷淋水。降温后的烟气由喷淋塔顶部出口排出，经烟道连接排至烟囱。

整个新增烟气系统（含喷淋塔）的阻力损失应进行合理合计，尽量控制在排烟风机压头余量范围以内，以满足热电厂现有排烟风机的运行需求。当原有锅炉的排烟风机压头余量过小甚至没有富余压头时，应对排烟风机进行改造升级，以提高其运行风压。

2.2 余热水系统

如图2 所示，余热水系统实现了热泵与喷淋塔两个主要设备的连接。在喷淋塔内，低温的冷却水由上而下自喷嘴喷出，在向下流动的过程中与逆流的烟气进行充分的热质交换，吸收烟气热量后与烟气冷凝水一同落入喷淋塔底部的循环池。循环池内的水变成了温度较高的余热水，该部分余热水通过余热水循环泵由循环池抽出，并加压后通过管道输送至热泵内，在热泵内将热量释放出来用以加热热网回水，从而余热水变为了低温冷却水由热泵流出，并被送回至喷淋塔继续吸收烟气的热量。

图1 烟气热交换系统简图

图2 余热水系统简图

图3 热网循环水系统简图

图4 蒸汽凝结水系统简图

2.3 热网循环水系统

如图3 所示，热网循环水的流程为：供热一级主管网回水，其中一部分进入热泵机组，在热泵机组内吸收热量，温度升高。升温后的热网回水再次进入供热一级主管网，与未被加热的另外一部分回水混合后一同流入电厂内的汽水换热器或调峰热水锅炉，实现进一步加热。

2.4 蒸汽凝结水系统

如图4 所示，本文以蒸汽驱动方式的吸收式热泵为例论述动力源系统。热泵的驱动热源为蒸汽，蒸汽由厂区内的蒸汽母管引出，架空敷设至热泵机房，与热泵蒸汽入口连接，将热源输送至吸收式热泵的发生器中，实现热泵的驱动运行。最后，蒸汽转变为凝结水后进入凝结水箱，随后由凝结水泵输送回厂区内的凝结水箱，回收利用。

2.5 冷凝水回用系统

锅炉烟气余热回收过程中，会同时回收一部分烟气冷凝水，应充分考虑该部分冷凝水的回收利用，以提高项目建设的经济性。冷凝水考虑两种回收利用途径：一是将一部分冷凝水经过水泵输送至脱硫系统进行补水，节省了脱硫系统原来的自来水补水量；二是脱硫系统补水用之外的冷凝水经过处理后，由水泵输送至厂区内原有的生水箱，节省热网补水的自来水耗量，同时回用水具有不小于30℃的温度，从而也节省了一部分补水加热量。

2.6 除雾器冲洗系统

喷淋塔运行一段时间后，随着除雾器上的积尘，除雾器两侧的烟气流动阻力增大，会影响排烟系统正常运行以及余热回收能力的大小，所以需要根据除雾器前后的压差大小，适时进行除雾器的反冲洗，以恢复喷淋塔的正常运行。

除雾器冲洗时，由喷淋塔底部循环池内抽取循环水，经由除雾器冲洗泵输送至喷淋塔内的冲洗喷嘴，喷嘴喷出的水雾将除雾器上的积尘清洗干净。

2.7 加药系统

因为锅炉烟气冷凝水具有酸性，其降落到底池后，导致循环水呈现酸性。为了避免系统运行时对设备及管道造成酸性腐蚀，必须进行加碱处理，以中和循环水中的PH 值。加药点设置在余热水循环泵的吸入管上，以及冷凝水回用泵的吸入管上，从而保证了对热泵等相连系统的保护以及厂区热网补水系统的保护。

同时，为了避免管道、管件、设备等腐蚀泄露，除了蒸汽系统、凝结水系统、热网循环水系统、水处理后的补水系统可以采用常规管材、常规设备外，其余系统均应需要采用防腐蚀性材料。管道可以采用碳钢衬塑管道、塑料管道或不锈钢管道；循环水泵的过流材质应为316L不锈钢；管道阀门的阀芯应为316L 不锈钢、阀体衬胶；过滤器等其他关键应为不锈钢；烟道采用0.5mm 钢板焊制，内部需做防腐处理。

3 结论

为有效实现寒区集中供热系统热源侧的节能减排，应充分考虑热源内的余热回收利用问题，通过以上分析，我们不难看出，基于吸收式热泵设备的应用可以实现热源锅炉烟气的深度余热回收利用，同时还会带来一定的冷凝水回收量，产生明显的节能效益、经济效益和环保效益，应积极推广应用。