火力发电厂锅炉尾部烟气余热利用技术的实践分析

刘英龙

（国能九江发电有限公司， 江西 九江 332000）

1 锅炉尾部烟气余热利用技术概述

锅炉尾部烟气余热利用技术是一种利用锅炉尾部烟气余热来对锅炉内部进行加热的一种技术，其主要目的是将锅炉尾部的烟气温度提高，从而提升锅炉的热效率，同时还能够降低锅炉内部的热损失[1]。现阶段，我国火力发电厂通常都会采用余热利用技术来对锅炉尾部烟气进行回收和利用。而我国现有的余热利用技术主要有以下几种：

1）余热蒸汽动力循环技术。这种技术是将锅炉尾部的烟气通过蒸汽发生器进行处理，并将蒸汽凝结成水之后，通过泵进行输送，从而达到发电的目的。

2）湿法脱硫技术。这种技术是通过将烟气中的水分进行蒸发来达到吸收烟气中热量的目的，进而提高空气温度，并降低烟气中的含尘量，进而达到脱硫效果。

3）低温空气预热器。这种技术是将高温空气通过预热器之后送入到锅炉尾部烟气旁路烟道当中，然后将其加热成低温空气，并且把低温空气与锅炉尾部烟气进行混合。这样可以有效降低排烟温度，并将烟气中所含的热量传递给周围的空气。

2 余热利用系统技术的应用

2.1 热管换向器

在利用余热供热中，可以将余热回收系统和吸收式热泵结合起来，根据需求，将余热加热后的水或蒸汽送到需要供热的用户。通常采用的换热器主要有管壳式换热器、膜式换热器等。

热管是一种传热效率高、结构紧凑、可回收余热的高效换热元件，它可以实现对低能级热量的回收，具有较高的热效率。因此，热管换热器在利用余热供热中具有广阔的应用前景。利用热管换热器回收余热时，应注意以下几点：

1）利用热管换热器回收余热时，应采用先加热再送到用户的方法，以防止传热管损坏。

2）热管换热器主要是用来回收低能级热量的。因此，在选择热管换热器时，应根据用户要求来选择。

3）热管换向器可以与吸收式热泵联合使用，将其作为热量交换器和热源。当余热源温度较低时，热泵将吸收其中的热量后释放到空气中；当余热源温度较高时，热泵将吸收其中的热量后将其释放到空气中。这两种方式都可以提高热能利用效率。

4）由于热管换向器具有较强的抗腐蚀能力，所以在换向时不需要对换热器进行防腐处理。但是由于换向时会有大量的热量损失，所以在换向之前应对换热器进行加热。

5）换向前要对管束进行检查，保证换向器不漏热；换向时要对管束进行加热，使其具有较高的温度；在换向前和换向后应对热管进行冲洗和除垢处理。这样可以有效地延长热管束的使用寿命。

2.2 相变换热器

相变材料的主要应用领域是太阳能、热能、工质的储存和释放。在我国，由于工业余热的利用还处于起步阶段，对相变材料的应用研究还不够深入。管式换热器是一种利用液体工质在管内的蒸发和冷凝换热来吸收和放出热量的换热设备，它是一种强制对流换热装置，它以水为工质，对水进行加热或者冷却。而对于翅片管换热器，主要是利用液体工质在翅片管中蒸发和冷凝来吸收热量或者释放热量。热管换热器是一种强迫对流换热装置，它将工质放在管内，通过液体工质蒸发和冷凝来吸收热量或者释放热量。对于采用相变材料的相变换热器来说，主要有两个缺点：第一是相变材料价格较高；第二是由于在不同温度下热流体的物理性质不同，很难保证在不同温度下热流体之间的相互传热。对于采用翅片管换热器的相变换热器来说，其主要缺点是：第一是因为翅片管换热器本身没有较大的储热能力；第二是由于翅片管换热器本身结构复杂、造价昂贵等因素限制了其广泛应用；第三是因为翅片管换热器自身没有较大的储热能力。

目前我国在相变材料领域的研究处于起步阶段，在工业余热回收领域还处于研究探索阶段。由于相变材料具有很强的蓄热特性以及传热特性，所以在大型余热利用系统中，相变材料将成为一种非常重要的技术手段。

2.3 凝结水加热

凝结水加热是将凝结水作为热源，直接供热，这一技术是利用凝结水自身的热能进行加热。凝结水加热的原理是将凝结水引入循环热水系统，通过水泵将循环热水送到需要加热的设备上。从源头上解决了热电厂冷却塔冷却后的凝结水无法进入锅炉房而造成的能源浪费，同时也解决了热电厂冷却塔冷却后的凝结水在冬季低温时无法使用的问题。凝结水加热技术的优点是能够适应多种工况，不需要配备换热设备，不需要进行循环水系统的改造，不会增加基建投资。但是也有其不足之处。首先，在冬季低温时，由于没有循环热水系统的余热回收系统，因此锅炉无法将其进行有效利用。另外，由于凝结水与循环热水换热后温度低，因此无法充分利用凝结水的热量。另外，当蒸汽参数发生变化时，也会导致加热效果变差。目前凝结水加热技术已被广泛应用于中低温工业余热回收利用领域。例如，利用凝结水余热作为生活热水锅炉用热源；利用凝结水余热作为城市集中供热系统热源；利用凝结水余热作为工业生产中加热蒸汽热源等。另外，随着各种新型高效节能环保技术的开发应用和新设备、新工艺的不断涌现，凝结水加热技术的发展前景十分广阔。表1 为国内电厂典型低温省煤器（即凝结水预热器）设计参数。

表1 国内电厂典型低温省煤器（即凝结水预热器）设计参数

2.4 一次风和二次风的预热

一次风和二次风是工业生产中重要的二次能源，一次风温度约为80~100 ℃，二次风温度约为100~150 ℃。预热一次风和二次风可以有效地提高二次风的温度，从而减少一次风风量，减少锅炉的烟气量。在一定程度上可以减少排烟损失。提高二次风风量，可以有效地提高锅炉的热效率。为了满足工业生产中的需要，我们需要预热一次风和二次风。在这两个系统中，我们采用了余热回收技术，利用锅炉排出的高温烟气和冷凝水余热来预热一次风和二次风。这样做可以减少锅炉的排烟量，降低排烟温度，提高锅炉热效率。

3 优化火力发电厂锅炉尾部烟气余热利用技术的思路

3.1 提高锅炉尾部烟气余热利用率

在锅炉尾部烟气余热回收的过程中，为了能够有效地提高锅炉尾部烟气余热的利用率，可以从以下几个方面来进行分析研究：首先，在进行锅炉尾部烟气余热回收技术实践分析时要对锅炉尾部烟道积灰、受热面堵塞等问题进行分析，如果这些问题长期得不到解决将会严重影响锅炉的运行效率，而且会严重影响到排烟温度。然后，在进行锅炉尾部烟气余热回收技术实践分析时还要对受热面泄漏的问题进行分析，如果在进行受热面泄漏时要对泄漏的部位进行及时的维修或者更换。比如，可以采取一些有效措施来提高锅炉尾部烟气余热的利用率，如在受热面上安装防漏风装置、改造锅炉、使用新型材料等。这些措施都能够有效地提高锅炉尾部烟气余热利用率。其次，在进行锅炉尾部烟气余热回收技术实践分析时还要对蒸汽发生器等设备进行改造，可以对其进行合理的应用。比如将其应用到一些机组上，实现对锅炉烟气余热的有效利用。但这种利用方法所需要投入的资金也比较多。此外，这种方法还会造成其他设备损坏，使机组运行效率降低。所以在对设备进行合理改造和升级时，可以采用新型材料、新型结构等来代替传统材料和结构，这样才能提高锅炉尾部烟气余热利用率。

3.2 优化系统设计

为了进一步提高锅炉尾部烟气余热利用技术的效果，应该从多个角度入手，对系统进行优化。在具体设计过程中，主要是从系统的安全性、可靠性以及经济性这三个方面入手，这样才能够在有效提高锅炉尾部烟气余热利用技术应用效果的同时，也能够保证锅炉尾部烟气余热利用技术的可靠性和安全性[2]。

1）系统安全性。在锅炉尾部烟气余热利用系统运行的过程中，如果不能够保证系统具有较高的安全性，将会严重影响锅炉尾部烟气余热利用技术的应用效果。因此，在锅炉尾部烟气余热利用系统设计的过程中，应该对系统安全性进行重点考虑，并且结合具体情况，采取有效措施，提高系统安全性。

2）系统可靠性。锅炉尾部烟气余热利用系统具有较高的可靠性，才能够保证锅炉尾部烟气余热利用技术应用效果。在锅炉尾部烟气余热利用系统设计的过程中，应该对系统可靠性进行重点考虑，这样才能够在有效提高锅炉尾部烟气余热利用技术应用效果的同时，也能够保证锅炉尾部烟气余热利用系统具有较高的可靠性。

3）经济性。在锅炉尾部烟气余热利用系统运行的过程中，如果不能够保证系统具有较高的经济性，将会严重影响锅炉尾部烟气余热利用技术应用效果。在具体设计过程中，应该结合实际情况，采用合理的措施来提高系统经济性。通过对锅炉尾部烟气余热利用技术进行优化设计，不仅可以有效提高锅炉尾部烟气余热利用技术应用效果，也能够降低企业运行成本。

3.3 使用低品位热能

使用低品位热能。当前我国很多发电厂都采用了低品位热能技术，这种技术在实际中应用效果非常好。因为这种技术可以有效降低能源消耗，所以很多发电厂都在不断地改进低品位热能技术。首先，采用余热回收器进行烟气余热的回收利用。通过在锅炉尾部设置余热回收器，将烟气中的高温热能转移到回收器中的工质上，使其升温并产生蒸汽或热水。这种方式可以充分利用烟气中的低品位热能，提高热能的利用效率，并降低烟气排放温度，减少对环境的影响。其次，结合热泵技术进行余热利用。热泵技术可以将低温热能提升到更高的温度水平，以满足其他工艺或供热系统的需求。通过与余热回收器相结合，可以充分利用锅炉尾部烟气中的低品位热能，提供更多的热水或蒸汽供应，实现能源的综合利用。

3.4 加强余热回收系统的稳定性

为了加强余热回收系统的稳定性，可以对其进行优化改造。首先，要对锅炉尾部烟道结构进行合理的设计，将烟道内部的烟气进行有效地排出，减少对烟道内部烟气的吸热，从而降低烟气中所含热量[3]。其次，可以根据锅炉尾部烟道结构来选择合适的换热设备。如果是将锅炉尾部烟道进行改造时，可以选择换热面积较大的换热器来对烟气中所含热量进行有效的回收。在设计换热设备时，要充分考虑到锅炉尾部烟道所含热量的变化情况。在实际运行过程中要定期对换热器进行检查，如果发现换热器发生堵塞现象就要及时进行清理维护，从而保证换热效果。如果发现烟道结构存在缺陷就要及时进行修补处理，避免烟道在运行过程中发生变形现象。通过以上措施可以有效地加强余热回收系统的稳定性，从而减少对锅炉尾部烟道结构所产生的影响。

3.5 加强防腐防灰处理

锅炉尾部烟气余热利用技术在运行的过程中，如果存在严重的腐蚀问题，将会给企业带来非常大的经济损失。在锅炉尾部烟气余热利用技术的实践过程中，一定要加强防腐防灰处理，减少对锅炉尾部烟气余热利用技术的影响。

首先要对锅炉尾部烟道进行改造，增加烟气挡板的数量，从而降低锅炉尾部烟气余热利用技术对烟道腐蚀的影响。其次，要加大对锅炉尾部烟道温度升高问题的重视。在锅炉运行过程中，锅炉尾部烟道温度升高问题非常严重，由于烟气中含有大量的水分所造成的。在这种情况下，如果不能够有效控制烟气中水分含量问题，将会对锅炉尾部烟道造成非常大的影响。

4 结语

火力发电厂锅炉尾部烟气余热利用技术的应用，对于火力发电厂节能减排有着非常重要的意义，但是在实践过程中，还存在一定的问题需要解决，只有不断提高锅炉尾部烟气余热利用技术水平，才能更好地促进我国火力发电厂可持续发展。