燃煤锅炉低温余热利用技术应用分析

燃煤锅炉低温余热利用技术应用分析

康首卿

清远市塔源特种设备安装工程有限公司广东清远511500

摘要：在燃煤锅炉中的低温余热可以被叫做二次能源，随着时代的发展世界已经迈入了一个能源紧缺的阶段，余热利用技术可以充分地利用动力热能，减少能源消耗和环境污染，提高锅炉运行工作效率和工作质量，降低锅炉排污量。

关键词：燃煤锅炉；低温余热；二次能源

一、燃煤锅炉低温余热利用技术

在燃煤锅炉中的低温余热可以被叫做二次能源，随着时代的发展世界已经迈入了一个能源紧缺的阶段，石油、煤炭以及各种可燃气体的存贮量都大大减少，二次能源是一次能源在加热和燃烧中出现的余热，这种动力热能可以被有效地利用，减少了能源消耗和环境污染。在一次能源的加热时，会出现各种锅炉烟气，包含各种气体污染物会对环境造成热污染，只能依靠排烟工艺将这些烟气和污染物排出去，但是在比较小的燃煤锅炉中，高硫燃物的排烟对温度要求比较高，就具有了较大的热力动能剩余，这种较高的温度如果得不到有效利用会造成能源资源的浪费，所以提高锅炉运行工作效率和工作质量，降低锅炉排污量，有效利用燃煤锅炉低温余热具有重要的现实意义。

这种余热利用技术是将排烟系统中的较高温度的烟气发热，通过导体将热能吸收过去，例如烟管和火铜，对水质没有较高的要求并且检修维护起来比较容易，但是也存在一定的局限，例如传热的效果达不到预期目标，容易被水垢和灰尘堵住等。燃煤锅炉的余热利用技术主要是使用超导热管将真空空间进行气体的抽取而形成一个循环传递热量的设备，从高热量传入低热量区域时，热管中的特殊物质被唤醒，进行气化形成蒸汽通过传输段达到另一边进行冷凝，形成的液体由经过管道回到汽化阶段从而达到循环使用的目的。

在燃煤锅炉低温余热利用技术中，烟气余热回收是一项重要的余热利用技术，在锅炉低端安置换热器，当排烟时排出的热量将水加热后回收利用锅炉中的余热从而减少污染和能源消耗，目前的燃煤锅炉烟气余热回收技术主要研发出了以下几种：

首先是将锅炉预热设备安装一个换热器，将烟气中的热量通过特殊介质回收回来，再将排烟温度保持在一个较低的范围内，如果需要稳定存在的换热温差就需要低温给水或冷风，当排烟温度保持在一百摄氏度以下，就可以进入脱硫塔程序中，这种方式是在空气预热器的下端安装一个换热器，不会作用于空气预热器的换热环境，保持预热器出口的温度相对稳定，但是这种方式的换热效率会比较低，需要大量的时间成本，长时间的使用也会造成换热管壁受损等。

第二种就是将余热利用高低压换热器安装在空气预热器的入口，在较高温度的烟气环境中，通过高压给水来加热，降低汽轮机消耗的能量，也能够有效促进传热原件的抗腐蚀能力，在保证烟气温度一定的同时，也保证了空气预热器出口的温度一定，这样一来会影响锅炉的燃烧过程，所以这种方法只能运用于锅炉燃料质量较好，不需要较高温度要求的条件下。

二、燃煤锅炉低温余热利用技术中存在的问题

1.脱硫系统的温度要求

以发电厂为例，脱硫设备是用于将燃煤中的硫元素脱离出来，避免产生二氧化硫气体，目前主要的脱硫工艺主要包括在燃烧前、燃烧时或者燃烧后利用石灰石进行脱硫，石灰石-石膏是全世界范围内应用最广泛的一种脱硫工艺，由于脱硫反应是一种热反应，对烟气的温度具有固定的要求，过低或者过高都不符合工艺条件。

2.热量损失较大

在燃煤锅炉低温余热利用技术中，将能源消耗、水资源消耗和各种材料消耗相比，排烟过程中的热损失最大，能达到总热量的12%，在对这些余热进行回收利用时，主要依靠烟气冷却设备，利用特殊的导热介质来回收余热，当排烟温度越高时，排烟的热量损失就会跟随温度变化，当燃煤锅炉保持在170摄氏度，锅炉的排烟温度偏高，维持在150摄氏度左右，也就造成了巨大的热量损失。除此以外，还有化学不完全燃烧损失、机械未完全燃烧损失和散热损失等导致了热量不必要的浪费，降低了锅炉燃烧的产热效率，而且还会具有生产环节中的危险性，例如排烟温度较高时，烟道内热量持续产生，而锅炉内部受热不均匀会造成爆管的或者除尘器滤料烧坏等意外情况，威胁着工作人员和整个生产环境的安全。

3.腐蚀问题严重

在热管中经过烟气的冷却会产生诸如二氧化硫的酸性气体，会在长期的冷凝和汽化过程中腐蚀热管管道，除此以外烟气中的酸蒸汽和水蒸气也在受热面金属不断地发生化学反应形成低温腐蚀，威胁着燃煤锅炉低温余热利用技术的安全运行，所以在热管的材料的选择上要格外注意使用防腐蚀的高质量原料来预防低温腐蚀问题。

三、促进锅炉低温余热利用技术发展的方案

首先在利用锅炉的低温余热时，要控制好热管壁面的实际温度，将空气预热器中的温度准确控制在一定范围内，不能高于烟气露点温度，也不能低于这个温度以免低温腐蚀现象的发生，运用冷却性质的材料来控制壁面温度，例如低压省煤器技术，通过冷却性质将空气变为水，加大了水和壁面这一侧的对流换热系数，所以使得壁面温度比水侧温度稍高一些，当将水进行冷却时，壁面温度也就得到了相应地冷却，要提高换热管的金属壁面温度可以采用新型结构的热管，调整螺旋肋片管符合标准的热力参数，保证余温在3-24摄氏度左右，当换热器的温度最低的一段不产生结露现象时，就可以防止低温腐蚀现象的产生，从而保证了锅炉低温余热利用技术的健康发展和正常运行。

其次，充分利用烟气余热加热空气形成一种良性的余热加热循环，通过空气预热器将烟气余热收集到换热器当中，内部传热介质是冷却水，将吸收的热量回收到空气余热中温度较低的空气，并且保证冷却水的温度高于烟气露点温度，通过这种前置空气余热器将冷空气吸收热能之后进入原先的空气预热器，通过循环使用的冷却水进行余热回收和传导，从而将余热直接回收到燃煤锅炉的燃烧系统中，极大地提高了燃煤锅炉的工作效率。

第三，可以充分利用烟气余热达到发电的目的，这种燃煤锅炉低温余热利用技术可以普遍应用到我国的发电厂中，降低电力资源和能源的消耗的同时也减少环境污染，这种发电技术是利用空气预热器和换热器通过特殊介质进行余热的吸收，将吸收的余热送到低温发电系统中，使用低沸点的特殊物质从而加热产生出有机物蒸汽，推动涡轮机转动从而达到了发电的目的，是低温余热利用技术中一项具有较好前景的应用技术，除了直接发电同样也可以应用到制冷过程中，将水吸收的余温传递到低温制冷系统中，采用热水型溴化锂吸收式制冷技术，有效降低制冷过程中消耗的能源，发电厂和相关企业可以获得较为丰厚的经济效益，同时也具有一定的社会效益和环境消息，促进社会环境向着友好、绿色方向发展，在达到自身经济效益指标的同时也履行到了企业的社会责任，贡献一份自己的环保力量。

参考文献：

[1]李玉忠，发电厂燃煤锅炉烟气余热利用关键技术的分析[J]，节能，2014，33（2）：40-43

[2]岳永辉，燃煤锅炉低温余热的可利用及其应用探讨[J]，中国电子商务，2012（24）：183