摘要：科技的进步，促进人们对能源需求的增多。现如今，能源资源的高效利用以及生态环境治理依然是我国国民经济发展的瓶颈，超过70％的用电依靠火电机组，燃煤机组发电需消耗大量煤炭资源。但大型燃煤机组热效率只能达到40％，140℃的锅炉尾气与汽机凝汽的低品位热量损失导致燃煤机组能源利用率不高，面对这一情况，有必要对燃煤机组锅炉装置进行改造，强化对尾气与凝汽的余热利用。本文就燃煤机组锅炉尾气与汽机凝汽余热利用展开探讨。
关键词：燃煤机组；锅炉尾气；汽机凝汽；余热利用
引言
电厂烟气和凝汽热大量损失使得燃煤机组能源利用率过低，如何有效利用此类余热，成为现阶段研究的重点。以往烟气余热研究中，多数在除尘器前后加装烟气换热器（低温省煤器），用于加热循环凝结水，取代部分汽机抽气，起到提高机组发电量，降低煤耗率的作用。
1燃煤机组锅炉改造条件与目标分析
以往的燃煤机组锅炉改造余热分析中，大多数是在除尘器位置加设一个烟气换热器或低温省煤器，以此加热循环凝结水，使其取代一部分的汽机抽气，从而提升燃煤机组发电效率，降低煤耗率。采暖期加热热网水带来的节能效果比加热凝结水更加突出，应用锅炉尾气余热夏季加热凝结水，冬季加热热网水的方式可以提升能源综合利用率。有研究人员提出一种燃煤机组锅炉余热利用系统，在空气预热器内安装低温空气预热器，降低尾气和空气余热的能力，但这样容易影响燃煤机组的发电量。也有研究人员表示，通过安装蒸汽吸收式热泵抽取一部分的蒸汽为驱动加热热源，可有效解决余热利用时的安全问题，但汽机抽气容易影响机组发电效果。某电厂燃煤机组的尾气余热利用装置布置在空气预热器之后，除尘器之前，烟气量1200000m3/h，装置入口烟气温度135℃。按照脱硫系统对余热利用装置提出的需求，需对进入脱硫系统内的烟气冷却处理，从而达到节能降耗的效果。脱硫系统运行时石膏带水量与废水排放量不会变化，除雾器冲洗时需要正常用水，系统需要36.7m3/h补充水量，这部分的补水量可以通过降低FGD系统的入口烟气温度实现零补给，最终烟气脱硫系统入口烟气的温度从135℃降低到85℃。
2燃煤机组锅炉尾气与汽机凝汽余热利用分析
2.1锅炉效率影响因素分析
排烟热损失是影响锅炉运行效率的最主要因素，而影响锅炉排烟热损失的主要因素是排烟温度和排烟量。排烟温度每上升10度，排烟热损失会增加0.6%-1%。而锅炉的排烟量主要受进入锅炉的空气的过剩空气系数和所燃燃煤的的成分影响。影响排烟温度的主要因素有：（1）炉膛的漏风、制粉系统漏风以及烟道漏风，漏风会明显增加锅炉的排烟热损失，从而使锅炉效率降低，影响锅炉的安全经济运行。（2）炉膛内受热面结渣积灰，根据传热学相关知识炉膛受热面积灰会使炉膛内各个化热设备烟气侧的热阻增大，降低换热系数，使实际换热量降低，由于烟气向受热面释放的能量减少，锅炉排烟温度必然会提升，从而增大了锅炉的排烟热损失，而结渣不均匀还容易造成锅炉各个受热面的受热不均匀，使锅炉管道热应力增加，容易引起超温爆管等事故。在实际锅炉的运行过程中，首先对锅炉的设计要有防结渣和积灰方面的结构设计，其次对于锅炉要适时的进行吹灰和清洗工作，保证锅炉运行中受热面的清洁。另外，锅炉的喷水减温和排污都会使锅炉蒸汽参数的降低，从而影响锅炉效率。锅炉排污是为了保证锅炉中工质的成分的洁净，防止换热过程中的结渣和堵塞，所以定期排污是锅炉安全运行的必要条件。但是锅炉排污频率不能太高也不能太低，太高会增大热损失降低锅炉运行效率，过低则会使水质变差，容易引起结渣，所以要合理选择排污周期，以期实现锅炉的最优运行。喷水减温也是锅炉运行中不可缺少的部分，喷水减温降低主蒸汽和过热蒸汽的温度，使其保证在一定的范围内。
若不进行喷水减温，易造成蒸汽温度过高进而使管道超温甚至引起爆管，但喷水减温带走了高温蒸汽中的热量，是蒸汽参数降低，又会引起锅炉蒸汽质量的降低和热损失的增加，所以喷水减温量也是锅炉运行中需要着重优化的一个参数，合理选取减温水抽取位置，尽量控制燃烧量减少锅炉喷水减温的减温水量。
2.2优化方案
实际运行中，低压省煤器运行参数的稳定与外界负荷的变化和低压省煤器内部因素的改变有着密切的关系。为保证低压省煤器的安全及经济运行，需将排烟温度、水温、水流量变化控制在允许的范围内。
2.3换热设备布置位置
建议将换热装置布置在空预器之后和除尘器之前。在除尘器入口的位置增加低温省煤器，降低入口烟气温度和烟尘比电阻，提升粉尘驱进速度。应用不锈钢换热管后电除尘前的烟气温度能够下降到110℃。将换热装置安装在除尘后引风机之前，烟气温度降低的同时会有SO3析出，烟气中如果没有粉尘吸收将会导致引风机腐蚀问题，因此该方法不建议使用。将换热装置布置在引风机后脱硫塔前，降温之后的烟气能够进入脱硫系统完成脱硫，该方法安全可靠，但换热器与烟道容易受到低温腐蚀影响。假设余热回收之后烟气温度为85摄氏度，建议采用以下两种换热设备布置方式：（1）一段式低压省煤器，在脱硫塔之前安装氟塑料或搪瓷热管换热器，使135℃的烟气温度下降到85℃。（2）两段式低压省煤器。在除尘器前安装不锈钢材质的换热器，先将烟气温度下降到110℃，这时引风机会影响烟气温度升高，建议在脱硫塔前安装氟塑料或搪瓷热管材质的换热器，成功降低烟气温度至85℃。
2.4合理控制结焦
锅炉的供氧量是关系到炉内煤粉能否完全燃烧的的重要因素,是关系到炉内氧化还原性的因素。因此供氧量的多少,对于煤的完全燃烧、炉内是否结焦有着重要的影响。当供氧量较低,导致炉内的还原性气体的增多,导致煤灰熔点降低,最终导致结焦现象。选择合理的供氧量,降低和消除还原性气体的作用,控制炉内燃烧,从而实现炉内的煤粉的充分燃烧。同时配合合理的吹灰,控制炉内结焦。
2.5余热利用方式
燃煤机组锅炉尾气和汽机凝汽余热利用方式如下：（1）加热低压加热器入口凝结水。对烟气余热加热凝结水的回水进行回收，排挤低加抽汽，提升蒸汽的做功能力，增加燃煤机组发电率并降低能耗。（2）加热热网循环水。假设燃煤机组工作负荷为72.75％，烟气如果从115℃下降到85℃，1个月燃煤机组可回收1500TJ热量；烟气如果从135℃下降到85℃，1个月燃煤机组可回收2400TJ的热量、因此，供暖期内建议将烟气回收热量加热热网回水。（3）加热燃煤机组锅炉给风。对专门回收烟气的余热加热锅炉进行改造，入口风温度升高引发排烟温度上升，冷风吸收热量无法被锅炉全部吸收，虽然前置式的暖风器不能全方位提升锅炉运行效率，但可以提高空预器内蓄热元件的温度。当燃煤硫分比较高时，它能够避免空预器内硫酸氢铵堵塞，且能够代替暖风器消耗蒸汽，降低能耗。
结语
烟气换热器和吸收式热泵应用下的余热利用方式不会影响燃煤机组性能，可保证机组运行安全，通过对换热设备布置位置、余热利用方式、换热器材质、余热加热热网系统以及锅炉尾部烟道改造的研究，有效提升了系统余热利用效果。
参考文献
[1]周卫飞.燃煤机组锅炉尾气与汽机凝汽余热利用分析[J].区域供热,2019(04).
[2]朱文韬.燃煤机组深度余热利用节能改造技术经济分析[J].华电技术,2018,40(09).