电厂燃煤锅炉烟气余热回收的优化利用王越

电厂燃煤锅炉烟气余热回收的优化利用王越

王越

哈尔滨宏特实业有限公司黑龙江省哈尔滨市150000

摘要：近年来随着国家对环保的要求越来越严，煤炭的价格也不断上涨，火力电厂的发电成本也不断增加。为了降低成本，不仅可以在生产过程中提高能源的利用率，在烟气排放后也可以采取措施提高能源的利用率，因为火力发电过程中燃煤锅炉的排放温度往往都高于设计值，我们可以在烟气余热回收方面进行进一步的研究，来降低生产成本，增加企业效益。基于此，本文对电厂燃煤锅炉烟气余热回收的优化利用进行分析。

关键词：电厂燃煤锅炉；烟气；余热回收；优化利用

现今国内一般的锅炉排烟温度在200℃左右，有的甚至高达250℃。如此高的排烟温度既浪费了大量能源，又造成严重的环境热污染。而若直接降低排烟温度则会使锅炉尾部受热面中烟气与工质的传热温差减小，传热面积增大，金属消耗和设备初投资增多。且排烟温度过低还会引起烟气中硫酸蒸汽的凝结，使低温受热面腐蚀堵灰。然而，如采取措施在省煤器后进行烟气余热的回收、降低排烟温度，则既可避免上述问题，又可提高热能利用效率、减轻高温烟气造成的热污染。

1烟气余热回收的重要性

余热资源，顾名思义就是在尚未回收的部分能量，有可能进行重复利用和回收，余热资源具有非常大的潜在能量，是在天然气、煤、石油以及水力之后的另一大常规能源，并且具有无污染性等特点，余热资源经过回收利用可以用于驱动机械、发电以及制冷和加热等。

据统计，我国煤炭总量的50%都消耗在火力发电中，在火力发电的总能源消耗中排烟损失是电站锅炉热损失中的主要损失形式，大约占到5%～8%，占锅炉总热损失的80%或更高。排烟的热损失对于电厂的工作有多方面的影响，其中最主要的是锅炉的排烟温度，数据表明排烟温度每升高10℃，排烟热损失增加0.6%～1.0%，发电煤耗增加2g/kWh左右。目前我国的火电机组运行情况下，锅炉的排烟温度很高，通常保持在125℃～150℃，所以排烟的高温中具有非常大的余热能源，并且排烟温度较高是一个普遍存在的问题，由于排烟温度的问题造成了不可忽视的能量损失，如何降低电站锅炉的排烟温度并有效利用是一个长久以来研究的问题。解决这个问题需要对环境的限制有所突破，不断实现低温省煤，在目前的工作应用中低温省煤器已经有所应用，但还是存在一定的阻碍问题，其中包括硫酸的腐蚀或者潮湿等问题，这就需要我们不断加快研究和完善，解决应用中的问题，从而更好地实现低温省煤器的作用和应用。除此之外还有另外一种方式，就是对已经投运的锅炉采用燃烧优化等方式，但是燃烧优化的作用较低，降低排烟温度回收余热的效率较低，因此这种情况下与原有锅炉系统独立的排烟余热回收系统应运而生，具有很好的节能降耗的作用。

2锅炉烟气余热回收技术

2.1相变换热器

相变换热器由借鉴常规的间壁式换热器，引入相变介质进行换热的理念创新而成，其核心是借助相变潜热实现换热。相变换热器技术的关键在于介质在相变过程中吸热放热而温度始终保持不变的特点，实现了换热器的整体壁面温度保持一致。相变换热器的主要结构包括：蒸发吸热区、凝结放热区、上升管、下降管、汽水分离装置等。在蒸发吸热区内部，介质为液态水，通过吸收烟气的热量，蒸发变成汽水混合物，随后靠着浮力的作用上升至汽水分离装置，经过分离后，汽态介质继续上升至凝结放热区，在凝结放热区内凝结放热，加热外部的水。随后凝结后的水下降至汽水分离装置。介质在换热器内靠不同相态下的密度差，形成了自然的上下循环输运。在不断的蒸发凝结过程中往复循环，实现了把热能从高温烟气传向低端冷源的高效传输。并且整体壁温保持一致可调。

2.2热管技术

热管是利用汽化潜热来传递能量的一种高效的传热设备。液体工质汽化吸收烟气废热，当工质气体到达冷端后液化释放出大量热能。热管具有尺寸小，传热效率高，无需外加动力等优势，节能效果非常明显，具有广阔的应用前景。但由于工质材料的局限性，目前热管价格偏高，且在工业领域应用时间不长，实践过程中出现的灰堵、露点腐蚀等问题还有待解决，技术还不够成熟，还需进一步加强应用研究。

2.3冷凝式锅炉

冷凝式锅炉是利用高效、环保的烟气冷凝余热回收装置来直接吸收锅炉烟气中的大量热量和间接吸收水蒸汽凝结所释放出来的潜热，从而达到降低烟气温度，提高热能利用的效果。冷凝式锅炉这种烟气回收装置可以把烟气中的大量热能回收，进行再利用，极大的增加了锅炉产热效率，减少了能耗损失，节约了经济。

3燃煤锅炉烟气余热回收技术的应用

以常见的小型燃煤锅炉为例，对燃煤锅炉烟气余热回收进行分析。其内部虽然装有省煤器，但产生的烟气温度过高，倘若将烟气不加回收就排放，会产生非常大的资源浪费。因为此种锅炉为燃煤锅炉，所以烟气中的水分含量并不多，若采用冷凝技术回收水蒸气资源，成效会不尽如人意。因为回收改造设备本身的成本就比较高，加上水蒸气含量少，可利用性低，所以会出现事倍功半的现象。

对小型燃煤锅炉进行加装换热器设计，即在原有省煤器上加装无压换热器。使烟气途经省煤器、无压换热器后，才进入除尘器或烟囱。其间供水流程也发生了变化，水在进行软化后，先流入无压换热器，再流经省煤器，最后流入锅筒。无压换热器的安装方法，采用的是横水管交错排列形式。

无压换热器加装的位置在温度最低的地方，长时间受低温影响，会加重换热器的腐蚀，这就对换热器提出了更高的要求，不仅要求材质要耐低温、耐腐蚀，受热面积也要改造，加大钢管的粗度和厚度，最后还要保证换热器的低端温度要比烟气露点温度高。

4锅炉烟气回收利用的展望

随着科技的进步，我国电力事业也在飞速发展，其中所应用的技术也迈上了一个全新的台阶。一些电力企业锅炉设计和使用当中，已经充分考虑了锅炉烟气余热二次回收利用问题，许多地方的锅炉也已经采用了由传热速度极快、导热系数极高的热超导管制作的超导换热装置。近年来，各电力企业加大了对锅炉烟气余热回收项目的投入力度，各种先进的回收装置也不断的研发出来，新设备、新技术的应用，对于锅炉烟气余热的利用奠定了良好的基础，为企业带来了可观的经济效益，特别是在国家进一步实施节能减排政策的大环境下，锅炉烟气余热二次回收利用技术将会得到不断的发展和完善，对于锅炉热效率的提高将起到极为重要的现实意义。

由于锅炉运行过程中的热损失较大，而这部分热损失又多数是以排烟热损失为主，从而导致锅炉效率低。所以在当前国家大力提倡节能减排的大环境下，通过对锅炉排烟余热进行回收利用具有极为重要的意义。通过锅炉排烟余热回收再利用，可有效的确保排烟温度的降低，使排烟能量损失减小，提高了锅炉运行的效率，同时烟气对大气环境的热污染也会在很大程度上减轻，对于电力企业经济效益和社会效益的提升具有积极的意义。目前，所采用的锅炉烟气回收装置基本都是在锅炉与烟气最终排放管道之间安装，这种方式无疑都会产生装置内堵塞烟气中颗粒物的危险，产生安全隐患。在现有技术的基础上，有必要对各种装置进行创新改造，使其更符合节能减排的要求。

结束语：

综上所述，在提高电厂燃煤锅炉效率方面，烟气的余热回收是一个重要措施，同时也是电厂燃煤锅炉在节能减排方面的重要发展方向。

参考文献：

[1]电站锅炉烟气余热利用与低温腐蚀防治研究[D].许加庆.华北电力大学2015

[2]电厂烟气余热利用提效节能系统研究[J].李芳,周凌云,张增利.中国氯碱.2018(03)