乌鲁木齐石化公司热电厂生产运行科 新疆乌鲁木齐 830019
摘要：锅炉是能量转换设备，受到锅炉排烟温度较高的影响，在实际运行过程中会产生大量烟气，尽管会产生较多污染问题，热气仍有较高的回收利用价值，合理利用这些热力资源，能够降低煤耗，提升机组效率。现阶段锅炉系统运行中，不断提升总体生产效率和质量是重要的生产发展目标。回收利用锅炉烟气余热，是一项重要节能生产措施，采用科学合理的手段实施高效合理利用工作，将能够大幅度提升机组运行效率，降低煤炭消耗量。烟气余热利用系统的性能和效率会对余热能量的实际回收利用率产生重要影响。
关键词：燃煤锅炉；烟气余热；利用途径
1锅炉烟气余热利用系统的基本情况
1.1系统内容
目前，锅炉烟气余热利用系统的实际运行主要包括两部分：（1）一般锅炉系统。余热利用系统按一般锅炉的具体运行方案实施。锅炉系统的常规设备是本系统的主要设备内容。由此可以看出，锅炉烟气余热利用系统的基础部分在于常规锅炉系统，这将直接影响余热利用的实际效果。（2）余热利用装置及系统。该部分在常规锅炉系统的基础上，安装了余热利用系统和装置。锅炉废气余热深度回收利用系统是目前最常用的系统。安装在脱硫塔前、除尘器后的烟气中，可以促进烟气温度的最大降低，整个烟气温度可达到降低40℃的效果。该类设备主要采用低温省煤器，属于余热回收设备。电站锅炉或工业锅炉使用的设备。它能有效地利用锅炉烟气达到锅炉给水加热的目的，促进锅炉排烟温度的降低，提高锅炉给水温度和锅炉热效率。
1.2显著优势
锅炉烟气余热利用系统具有明显的优势：（1）设备和系统在使用中具有显著的节能效果。节能环保理念符合当前经济发展趋势。面对能源危机，必须积极改革生产体制，以达到降低能源消耗的目的。在现代锅炉烟气余热利用系统的应用中，低温余热的回收利用可以有效控制能耗，有效缓解和应对能源危机。（2）该装置和系统具有良好的环保效果。在当前环保工作的实施中，要有效控制烟气排放，大幅度提高烟气处理效率，降低环境污染程度。
2燃煤锅炉烟气余热利用途径
2.1换热器布置在除尘器进口烟道
采用低温省煤器作为烟气余热利用换热器，并将其放置于除尘器的进口烟道内，有效降低锅炉的排烟温度，同时降低飞灰比电阻，可以提高除尘器的除尘效率，降低电耗。由于烟气余热利用换热器出口烟温降低，引风机进口的烟气流量减少，加装烟气余热利用换热器后，烟气阻力增加约330Pa；并且该温度已经接近烟气露点，烟气余热利用换热器后的设备（如除尘器、引风机及烟道）均存在腐蚀风险。另外，除尘器前烟气中烟尘含量较高，某供热机组除尘器入口粉尘质量浓度约为46g/m3（设计煤种）、45g/m3（校核煤种），还应考虑飞灰对管壁的磨损。
2.2换热器布置在脱硫塔进口烟道
对于大部分褐煤电厂，一般将烟气余热利用换热器布置在脱硫塔进口处，烟气余热利用换热器将进口烟气温度由160℃降低至100℃左右后排入脱硫塔，用烟气余热加热低温凝结水。由于烟气余热利用换热器进口烟气已经过除尘器，烟气的粉尘质量浓度低于50mg/m3，显然换热器工作于低尘含量区，飞灰对管壁的磨损程度较弱。另外，烟气余热利用换热器出口的烟气由于温度较低且具有酸腐蚀性，但该换热器布置位置在除尘器及引风机之后，烟气对这些设备造成腐蚀的可能性较小，并且吸收塔内原先处于酸性环境中，烟气离开脱硫岛的温度约为48℃，脱硫区域已进行了防腐处理，所以该布置方案腐蚀性较弱。
相反，由于烟气余热利用换热器前烟气温度为高温烟气，除尘器的电耗较大，且加装换热器后烟气阻力升高较明显，引起引风机轴功耗增大，使得引风机电动机功耗增大。另外，该换热器布置的位置远离汽轮发电机组，凝结水管道很长，管道阻力较高，凝结水泵的电耗增加。
2.3两级串联布置
烟气余热利用换热器分两级串联布置。第一级布置在除尘器进口侧，第二级布置在脱硫岛入口。一级烟气换热器总有旁路，可利用烟气余热，避免烟气换热器腐蚀。
该布置方案可提高除尘器的除尘效率，节约辅助电能，有效避免设备腐蚀问题。但由于一级烟气换热器工作在高含尘区，磨损问题更为严重，且该方案的汽水系统比其他方案复杂。
2.4供热机组推荐布置方案
为降低烟气侧阻，考虑在引风机出口和脱硫岛进口处安装烟气换热器。烟气中飞灰较少，避免了灰堵问题，对换热器的设计有很大的优势。根据锅炉热力计算结果，在热耗率验收（THA）条件下，引风机出口烟气温度约为123℃。考虑到脱硫设备避免低温酸腐蚀的要求和烟囱入口的温度要求，换热器烟气出口温度建议为93℃，在tha工况下，轴封加热器（以下简称轴加）出口凝结水温度为32.6℃。采暖期选用热网回水作为采暖水源，非采暖期选用轴热后的凝结水作为余热利用的加热水源。布置在引风机出口垂直烟道内。考虑到设备的换热性能和耐腐蚀性，烟气余热利用换热器采用H型翅片管作为换热元件，管子和翅片管均采用优质的改进型钕钢，换热元件分两级布置，吹灰器布置在设备中心。
2.5凝结水系统
烟气余热换热器接入汽轮机回热系统有串联和并联两种方式。串联是将再生系统中烟气余热利用换热器串联（两台低压加热器串联）。优点是换热温差大，金属消耗比并联方式少，操作维护简单；缺点是管道系统的压降增大，所以在连接系统时需要寻找一个最佳接入点，主发动机厂需要重新计算原热平衡，存在因烟气余热利用换热器故障导致机组停运的风险。并联是指烟气余热利用换热器与冷凝水系统并联一级或多级。优点是可以对锅炉余热进行梯度回收和多级利用，余热利用更加科学合理，换热元件的水阻和汽侧压降相对较小，且运行中锅炉排烟温度相对方便，缺点是传热温差小于串联方式，且结构传热面积较大。由于并联方案不存在因烟气余热利用换热器故障导致机组停运的风险，建议汽轮机回热系统采用烟气余热利用换热器与低压加热器并联方案。
2.6二次循环间接加热方式
烟气余热利用换热器内的烟气通过中间介质（闭式水）间接换热，而不是换热器内烟气与凝结水和热网水之间的直接换热。采暖期和非采暖期采暖水源的切换只需打开和关闭相应换热管组的阀门即可实现无扰切换。
这种方式的优点是对换热元件的耐腐蚀性和抗压性要求相对宽松，系统维护简单，不同的采暖水源相对独立，不易污染凝结水；缺点是综合换热效率低，控制系统复杂，设备投资高。
考虑到锅炉尾气余热是低档热能，余热回收利用需要付出巨大的经济成本。如果选择二次循环间接加热方式，则会增加初始投资，显著降低换热效率。另外，烟气余热利用换热器的设计应充分考虑烟气对换热元件腐蚀的影响，换热元件应满足烟气与热网水或凝结水直接换热的运行要求。综上所述，参考典型的供热机组设计，推荐一次循环直接供热方式，并在此基础上进行了热经济性比较。
结论
综上所述，火力发电厂烟气余热利用项目符合国家“十三五”发展规划及节能减排的要求，可以满足火力发电厂持续、健康发展及环境保护要求，且具有显著的社会效益和环境效益。因此，火力发电厂应依托现有烟气余热利用条件及管道设施条件，在预定边界条件及价格区间内，采用恰当的低温省煤器技术路线方案，以便最大限度地利用烟气余热，节省前期投资，提高生产运行效益。
参考文献：
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