贾树玉 王栋生 李发光
内蒙古上都发电有限责任公司， 内蒙古 锡盟 027200
摘 要：国家新环保法规与大气污染物排放标准的出台，使燃气锅炉正在逐步取缔传统燃煤锅炉，如何提高燃气锅炉的热效率和燃料燃烧的热利用率成为了新的研究领域。通过降低燃气锅炉尾部烟气排放温度，利用间接式换热器将回收热量用做空调采暖，提高锅炉热效率，降低能源损耗。本文就该项技术展开了探究。
关键词：锅炉；烟气余热；余热深度回收
引 言：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，而寒区集中供热领域恰恰是化石能源消耗的大户。很多实际工程项目中，由于热源内的锅炉与热泵设备之间匹配不合理，或者是由于供热发展规模速度较慢，锅炉无法达到预定出力，导致烟气余热回收效果较差，从而造成能源的浪费。锅炉与热泵之间的协调运行常出现以下两种问题：（1）如果热泵对于锅炉匹配的较小，则会导致余热回收不彻底，严寒期锅炉的余热量浪费较为严重。（2）如果热泵相对于锅炉的容量匹配较大，则会导致热泵在初末寒期时锅炉余热量无法达到热泵启动负荷，热泵无法启动，导致初末寒期烟气余热的浪费，同时造成设备的闲置。本文以某型号锅炉为例，对此展开探究。锅炉型号：HG-2070/17.5-HM8。锅炉型式：一次中间再热、单炉膛、正压直吹四角切圆燃烧方式、尾部双烟道、烟气挡板调节再热汽温、平衡通风、刮板式捞渣机连续排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型亚临界控制循环汽包锅炉。制粉系统：正压直吹式冷一次风机制粉系统，配8台HP1103中速碗式磨煤机。制造厂商：哈尔滨锅炉（集团）股份有限公司，与东方汽轮机厂生产的NZK600-16.67/538/538汽轮机相配套。
1 换热设备原理
1.1 板式换热器
由于其结构简单，占地面积小，换热效率高，使用寿命长等特点，被广泛应用于供热、石油、化工、船舶等领域。在不同的工况下可用做制冷、加热、余热回收等各种系统，目前主要有液-液平板换热器，气-液换热器等。板式换热器主要是由多个压制成型的钢片叠装而成，根据承载负荷的大小，改变换热器钢片叠加数量（即换热器面积）以达到所需要求。烟气与换热介质通过钢片进行热量交换，能够充分回收烟气中的显热与汽化潜热，并将冷凝水导流并排出，其换热效率相当于同等换热量的管壳式换热器的3~5倍。
1.2 管壳式换热器
管壳式换热器又称作列管式换热器，主要由壳体和排管2部分组成，具有结构紧凑，换热效率高等特点，但不易清洁且流动阻力大。高温烟气在壳体内流动，与排管中循环的换热介质进行热交换，由于管壳式换热器的结构特点，一般只用于吸收烟气中的显热，而对于回收潜热的成型产品较少。
1.3 热管式换热器
热管式换热器主要是利用热管内低浮点工质的相变原理迅速传递热量，其结构简单，换热效率极高，瞬时换热量远大于其他形式的换热设备。将热管置于预先压制成型的钢片之间，可有效回收烟气中的显热与烟气中水蒸气的汽化潜热。
2 锅炉烟气余热深度回收系统
2.1 余热水系统
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。
2.2 烟气系统
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[1]。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。
2.3 热网循环水系统
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
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[2]。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[3]。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[4]。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。
结束语：
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。
参考文献：
[1]杨敏华,刘文,陈智刚.吸收式热泵在燃气锅炉烟气余热回收中的应用实践[J].节能,2019,38(09):69-71.
[2]蔺学浩,张振申,贺瑞飞,张国君,张雷.电弧炉一次烟气余热回收系统堵塞技术分析[J].河南冶金,2019,27(04):28-30+56.
[3]张群力,牛宇,张岩.燃气锅炉烟气冷凝余热回收与低氮排放协同处理技术研究[J].建设科技,2019(15):8-11.
[4]李美莹,张媛,申思.传统燃气锅炉烟气余热回收再利用技术研究[J].建材与装饰,2019(23):236-237.