超临界机组锅炉烟气余热利用

超临界机组锅炉烟气余热利用

李春宇

华润电力（锦州）有限公司121000

摘要：排烟热损失是火力发电厂中主要的热损失之一，降低排烟温度，能大幅提高电厂的经济性。为此，文章在阐述超临界机组运行情况的基础上，结合烟气余热利用技术原理，就超临界机组锅炉烟气余热利用问题进行探究。

关键词：超临界机组锅炉；烟气余热利用；技术应用

节能减排是当前企业生存发展的重要源泉，只有在节能减排的发展基础上才能够更好的提升企业在激烈市场环境下的竞争力，增强企业的生存发展能力。在节能减排的发展要求下各个燃煤发电厂开始对运行机组的低温余热装置进行改造，并在新建的机组设计中安装低温余热装置。某电厂燃煤空冷机组煤电一体化项目是该地区在超临界机组设计安装的烟气余热回收装置。该装置在运行以来充分显示出了安全、稳定、经济性强、能耗少的特点。为此，文章结合超临界机组运行情况，就超临界机组锅炉烟气余热利用问题进行探究。

一、超临界机组锅炉基本概述

文章所研究的超临界机组包含一号机组和二号机组两台运行锅炉，锅炉型号是HG-1163/25.4PM。该锅炉为一次中间再热、超临界压力变压运行、单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构锅炉。采用正压直吹式冷一次风制粉系统、前后墙布置低NOx旋流燃烧器对冲燃烧方式。

锅炉启动系统采用的是内置分离器启动模式，在运行过程中需要着重调整燃料和水的比例（煤水比），之后借助一级或者二级减温水的方式来有效调节主蒸汽温度。

二、烟气余热利用技术原理

锅炉排烟损失是电站锅炉热损失中最大的一项，约占锅炉热损失的70%～80%，有效利用电站锅炉排烟余热，可以大幅度的节约煤耗，降低排放。从内涵上来看，烟气余热技术主要是对烟气进行加热的技术形式，在对烟气加热之后对其进行再次利用。烟气余热利用技术的具体做法是在锅炉空气预热器后的烟道中和凝结水回路并联设置烟气加热器，从低压加热器系统内部注入水资源，注入的水资源在经低压加热器的处理和转换之后和低压加热器出口凝结水汇合在一起。在电动调节阀的作用下根据机组运行情况来对烟气换热器的进水量进行调节，确保烟气换热器凝结水温度和低压加热器出口汇合点凝结水的温度保持在一致的状态。

三、超临界机组锅炉烟气换热器工艺系统

超临界机组锅炉烟气换热器的布置方式主要有三种类型，分别包含：①布置在空预器后、除尘器前；②布置在引风机后脱硫装置前；③分两级布置，第一级烟气换热器布置在空预器后、除尘器前，第二级烟气换热器布置在引风机后方和脱硫装置前方。

（一）布置在空器后、除尘器前

余热系统经过超临界机组锅炉烟气换热器的时候会使得烟气温度降低，在降低烟气温度的同时还能够减少引风机的能源消耗，并通过减少整个脱硫系统的水资源消耗量来提升除尘器的使用效率。但是超临界机组锅炉烟气换热器布置在空预器后、除尘器前的这种方案需要充分考虑烟气换热器的防磨损和堵灰问题。

（二）布置在引风机后脱硫装置前

超临界机组锅炉烟气换热器布置在引风机后脱硫装置前的时候，整个余热系统能够在以往的基础上更好的利用引风机来提升温度，从而实现对烟气余热的有效回收处理。从实际应用情况来看，超临界机组锅炉烟气换热器布置在引风机后脱硫装置前对周围环境的影响较少，对换热管的磨损也比较小，且能够在一定程度上降低脱硫装置的入口烟温，节省超临界机组锅炉脱硫装置运行中对水资源的消耗。

（三）两级布置

超临界机组锅炉烟气换热器两级布置方式具备两种单一布置方式的优势，但是从实际应用情况来看往往会产生较大的烟气换热器体积，由此对整个系统的安排布置带来了一定的困难，突出表现为系统连接操作比较复杂，在无形中加大了管路和烟阻的强度。

四、超临界机组锅炉烟气冷却加热方案

（一）加热凝结水

在冬季天气比较寒冷的时候，热网加热器中疏水冷却器可以由机组凝结水充当，在凝结系统中会分流处机组凝结水，从而降低凝结系统中抵押加热器的节水量，提升整个系统的加热器温度。

（二）冬季加热热网和夏季加热制冷驱动热水

上文中的加热网水、加热制冷驱动热水一般适合应用在夏季或者冬季，在具体加热操作的时候需要确保有足够数量的冷源回收烟气剩余的热量，从而为锅炉的稳定运行提供重要参考支持。在一般情况下，结合烟气出口情况和管壁的温度数值能够借助支路上的调节阀门来自动调节换热器的进水量，实现对整个锅炉烟气换热器出口烟气温度的有效控制，提升超临界机组锅炉烟气余热资源的利用率。

五、基于换热器的超临界机组锅炉烟气余热利用的经济效益分析

（一）投资成效分析

基于换热器的超临界机组锅炉烟气余热利用投资情况分析如表一所示，根据表一的信息显示，设置烟气换热器系统后每台机组增加初投资750万元。为了更为有效的利用烟气余热，进一步提高机组的经济性，还可以通过在机组的烟气系统中加装多级烟气换热器及低温省煤器，对烟气余热进行深度的利用，提高烟气余热的利用效率。

表一：基于换热器的超临界机组锅炉烟气余热利用前后投资费用变化分析表

（二）资源消耗情况分析

基于换热器的超临界机组在余热回收利用前后的煤炭资源消耗情况分别为268.2g/kWh和266.7g/kWh。基于换热器的超临界机组每小时消耗能量节约资源量的单价年节省费用具体对照如下：每小时万吨消耗煤炭量、水资源情况分别为（60/93.870；30/46.935；2/350；60/16427.25），经过计算分析之后发现设置烟气换热器后每台机组每年少消耗资源约115万元，即节省115万元。

（三）运行维护费用

基于换热器的超临界机组系统阻力增大600Pa，引风机运行功耗会相应增加500kW，增压水泵功率65kW。在机组设备运行能耗降低情况下也为机组运行减少了一系列的资金消耗，使得基于换热器的超临界机组运行发展节省了大量的资金费用。

（四）收益分析

超临界机组锅炉烟气余热年费用=初次投资x5.9%基准收益率[（1+5.9%基准收益率）经济生产年/（（1+5.9%基准收益率）经济生产年-1）]+年运行维护费用。在按照以上的公式计算分析之后了解到安装烟气换热器的年费用为114.9万元，同期节省了115万元，在一定程度上提升了超临界机组锅炉烟气余热综合利用率。

结束语

综上所述，从实践操作情况来看，通过对锅炉的有效余热资源利用能够有效提升锅炉的总体效率，并在锅炉运行的过程中实现对自然环境的保护。针对当前利用存在的问题，在未来，需要相关人员积极借鉴社会最新科学技术来不断优化锅炉系统设置，采取科学技术形式来提升余热资源的利用率，不断提升资源和能源的总体利用率。

参考文献：

[1]高军，王研凯，赵智勇等.660MW超超临界机组烟气余热利用系统应用分析[J].内蒙古电力技术，2015，33（3）：71-73.

[2]周高强，徐磊.350MW超临界锅炉机组烟气余热利用经济性分析[J].价值工程，2015（17）.

[3]陈秉元.350MW超临界锅炉机组烟气余热再利用技术[J].中国高新技术企业，2017（7）.

[4]包伟伟，张伟，刘彦宝等.1000MW超超临界机组烟气余热梯级利用设计思想[J].东方汽轮机，2016（4）：8-11，29共5页.

[5]冯全，于凌浩.锅炉烟气余热利用分析[J].河北电力技术，2018，v.37；No.223（02）：54-56.