锅炉排烟余热利用的可行性探讨

锅炉排烟余热利用的可行性探讨

唐伟坤刘欢

中钢石家庄工程设计研究院有限公司河北省石家庄市050000

摘要：近年来，锅炉排烟余热的利用问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先介绍了烟气的特性，分析了锅炉排烟预热未被利用的原因，在探讨锅炉排烟余热利用技术的同时，结合相关实践经验，就其工程应用实践展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

关键词：锅炉；排烟余热；利用；可行性

1前言

作为一项实际要求较高的实践性工作，锅炉排烟余热利用的特殊性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对锅炉排烟余热利用可行性的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项工作的最终整体效果。

2烟气的特性分析

冷凝式换热器就是增设在天然气锅炉尾部的余热回收装置，当烟气在通道内通过传热面，温度降至露点温度以下，从而使排烟中的水蒸气凝结释放潜热传递给回收工质，可以将排烟中大量的能量加以回收利用，从而达到节能环保的效果。随着制造工业的不断发展，各种新型高效的冷凝换热装置层出不穷，不论从结构还是实际余热回收效果来看都有了非常大的改进。

天然气成分绝大部分为烃，燃气锅炉排烟中水蒸气的含量较高，分析表明，排烟中可利用的热能中，水蒸气的汽化潜热所占的份额相当大。每1m3天然气燃烧后可以产生1.55kg水蒸气，具有可观的汽化潜热，大约为3700kJ/Nm3，占天然气的低位发热量的10%以上。传统锅炉中，排烟温度一般在160～250℃，烟气中的水蒸气仍处于过热状态，不可能凝结成液态的水而放出汽化潜热。因此传统的天然气锅炉理论热效率一般只能达到95%左右，利用冷凝式换热器只要把烟气温度降到烟气露点温度以下，就可回收烟气中的显热和水蒸气的凝结潜热，按低位发热量为基准计算，天然气锅炉热效率可达到和超过110%。

3锅炉排烟预热未被利用的原因

3.1排烟温度低

在采用常规换热器的情况下，温压较小，但传热面较大，须在有限的空间内布局多而密的管，这就可能引起烟气流通补偿，引风机动力消耗大，经济投入多。近年来，热管式换热器开始得到普及，具有热流密度高、热阻小的优点，能满足较大的换热量需求，是有效的节能设备。

3.2燃煤中含有硫

燃煤中含硫时，燃烧会生成SO3，SO3可与烟气中的水蒸气相结合形成酸性物质并粘附在管壁上，对其造成强烈腐蚀，腐蚀最严重的区域一般有2个：1）壁温为水露点附近区域；2）壁温较酸露点低约15℃的区域。目前，对腐蚀的防治措施主要包括在换热器烟气侧执行外管外壁套金属管、降低过量空气系数等。

4锅炉排烟余热利用技术分析

4.1预热凝结水

该方式借助于排烟余热使凝结水升温，然后提高给水初温，最终使得热力循环得到改善。所采用的加热方式主要有2种：1）直接加热，利用回热加热器使凝结水与烟气进行热量交换，将部分烟气引至主凝结水加热器，对部分凝结水进行加热，并作为最后一级低压加热器的旁路；2）间接加热，这种加热方式是借助于烟气回热加热器以及水水换热器，让加热器里面的闭式水以及烟气进行充分的热量交换，接着，借助于水水换热器，让内闭式水以及凝结水进行充分的热量交换，最后传送给主凝结水系统热量。

4.2预热一、二次风

预热一、二次风的具体方法为：借助于除盐水来降低脱硫吸收塔入口处的烟气温度，直到温度降至85℃时，再通过从烟气中吸收的热量来加热一、二次风，从而使得进入空预器前的冷风温度升高。可利用烟气余热利用型暖风器代替传统的低压抽气蒸汽暖风器，减少辅助蒸汽的使用量，节省出的这部分辅助蒸汽可用于提高机组发电量。这种方式的整体设计难度较小，对空预器等器件的影响也较小，并且容易实施操作。

4.3利用烟气余热干燥褐煤

褐煤是发育不完全，介于泥炭与真正煤之间的煤炭。这种煤炭的热值比较低，水分的含量比较大。在部分欧洲国家，褐煤是火力发电厂的重要燃料，如在希腊，褐煤可占发电厂总燃料比重的50%甚至更高。利用烟气余热干燥褐煤，其原理在于利用倾斜、可回转的圆筒体，从上端加入湿物料，下端收集干物料。热烟气由一端进入，另一端排出，在干燥物料的同时降低了出口的烟气温度。

从国内外的褐煤干燥实践案例来看，采用以上处理工艺后，褐煤的水分能降低至15%，燃煤量可减少30%左右，锅炉效率提高1%~2%，送风机、引风机电耗降低约30%。

4.4区域制冷供热

有制冷需求或者供热需求的地方，可以把烟气余热当成制冷机的热源，进行相关的制冷工作。供热可以借助于防腐蚀材料的换热器，为水暖系统提供循环水，这样一来，可以避免常规热网加热器对加热蒸汽量的大量消耗，增加整体的发电量，提升整体的热能效率。电、热、冷3种产品的联合生产，这样的方式符合能源梯级合理利用原则，在国外应用也较为广泛。

5工程应用实践

5.1工程概况

某火电机组机组容量为1×900MW，以硬煤为燃料，省煤器出口烟气温度为387℃，流量为925.305kg/s，脱硫吸收塔入口烟气温度为85℃。

5.2烟气余热回收后换热器利用方案

该工程的烟气余热利用技术分2级。

第一级是在省煤器出口抽取部分烟气，然后对凝结水进行加热。这一工序完成后，烟气内热量能够回收至35MW，在保持空预器进口烟温、出口烟温与二级换热器出口空气温度的情况下，锅炉效率能够超过93%。

第二级通过除盐水将脱硫塔进口的温度降低至85℃，再利用除盐水处理一、二次风，使进入空气预热器的空气温度变高，防止出现低温腐蚀。同时，进风温度的提高和排烟温度的下降也会减少锅炉排烟的热损失，从而提高锅炉热效率。

通过以上处理步骤，最终使得机组的煤耗总量降低了3g/kWh，脱硫塔节水39t/h，实现了全厂净效率45.6%的指标。

6结束语

综上所述，加强对锅炉排烟余热利用可行性问题的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的锅炉排烟余热利用过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献：

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